Эффективный радиус увлажнения пород определяется по формуле

ПРОЦЕССЫ УПРАВЛЕНИЯ КРОВЛЕЙ

 

5.1 Общие сведения о способах управления кровлей в очистных забоях

 

При очистных работах нарушается равновесие пород, они деформи­руются, растрескиваются и могут обрушиться в выработку.

Для предотвращения значительных деформаций и обрушений пород в рабочем пространстве применяют различные мероприятия по регулированию проявлений горного давления. Эти мероприятия составляют один из важнейших производственных процессов очист­ной выемки и носят название управления горным дав­лением. В длинных очистных забоях пологих и наклонных пла­стов управление горным давлением в основном сводится к управле­нию давлением пород кровли пласта, или к управлению кровлей.

Способы управления кровлей разделяют на три группы:

естественное поддержание очистного пространства;

обрушение пород кровли в выработанное пространство;

искусственное поддержание кровли в выработанном пространстве.

Естественное поддержание очистного пространства осуще­ствляется за счет естественной устойчивости окружающих пород и еще не выработанных целиков угля. Деформации кровли при этом регу­лируются формой и размером очистного пространства, размерами и расположением целиков.

Обрушение кровли может производиться либо по всей площади выработанного пространства, либо частично, в заранее запланирован­ных местах. В первом случае управление кровлей называют пол­ным обрушением, а во втором — частичным обру­шением. При полном обрушении породы кровли могут опускаться на почву либо беспорядочно, либо на большой площади без больших разрывов и трещин. В последнем случае опускание кровли называют плавным опусканием.

Полное обрушение заключается в периодическом но мере подвигания очистного забоя обрушении пород кровли за пределами призабойного пространства с целью уменьшения давления на крепь. Производится оно путем удаления призабойной и специальной крепи в той части призабойного пространства, которое нет необходимости поддерживать для обеспечения нормальной работы людей и меха­низмов. Расстояние, через которое производится искусственное об­рушение, называется шагом посадки. При установке инди­видуальной крепи в очистном забое шаг посадки определяется опытным путем и принимается кратным полезной глубине вруба. При передвижной механизированной крепи шаг посадки зависит от ее конструкции и свойств массива пород кровли. В свою очередь, тип крепи и ее параметры выбирают в зависимости от свойств пород кровли в мощности пласта. Процесс крепления очистного забоя и управления кровлей полным обрушением является единым. По­роды кровли вслед за подвиганием механизированной крепи обрушаются стихийно.

При обрушении пород непосредственной кровли их объем увели­чивается, и они могут полностью подрубить породы основной кровли. Отношение объема обрушенной породы к объему ее в массиве

k_р = V₁/V₂ > 1 называется коэффициентом разрыхления. Для различ­ных пород он имеет разные значения (табл. 5.1).

В связи с уплотнением обрушенных пород под действием веса вышележащих пород k_р уменьшается во времени. Максимальному уплотнению соответствует минимальный коэффициент разрыхления. Он обычно превышает единицу и называется остаточным коэффициен­том разрыхления.

Обрушенная порода будет подбучивать основную кровлю при условии

откуда

где h_Н.к — мощность непосредственной кровли;

т — мощность пласта.

При расчетах обычно используют остаточный коэффициент раз­рыхления, равный для глинистых и песчанистых сланцев 1,10—1,15. При k_р = 1,15 h_Н.к / т = 6,5 и обрушенные породы подбучивают основную кровлю.

Чем меньше отношение h_Н.к / т, тем больше интенсивность вторич­ных осадок кровли и тем более прочными должны быть призабойная и специальная крепи.

Искусственное поддержание кровли в выработанном простран­стве заключается в уменьшении давления горных пород на призабойную крепь путем создания искусственной опоры под нависающими консолями пород кровли. Для этого выработанное пространство может заполняться различными закладочными матери­алами, которые, заполнив выработанное пространство, образуют закладочный массив. Комплекс работ по возведению закладочного массива называется закладкой.

Таблица 5.1

Порода	Коэффициент разрыхле­ния обрушенной породы	Остаточный коэффициент разрыхления
Песок Мягкий уголь Глинистый сланец Песчаный сланец Песчаник крепкий	1,05—1,15 До 1,20 1,40 1,60—1,80 1,50—1,80	1,01-1,03 1,05 1,10 1,10—1,15 -

Различают самотечный, пневматический, механический, гидра­влический и комбинированный способы закладки. Под самотеч­ной закладкой понимается такой способ, при котором закла­дочный материал поступает в выработанное пространство под дей­ствием собственного веса. При механической закладке применяются специальные механизмы для доставки, прессования и трамбовки закладочного материала. При пневматической закладке материал транспортируется по трубопроводам и укла­дывается в выработанное пространство с помощью энергии сжатого воздуха. Под гидравлической закладкои понимается комплекс работ по доставке закладочного материала и его укладке в выработанное пространство с помощью гидравлической энергии. Сущность комбинированных способов заключается в сочетании основных механизированных способов закладки.

Закладка выработанного пространства способствует уменьше­нию смещений кровли в призабойном пространстве, устранению утечек воздуха через выработанное пространство, повышению устой­чивости горных выработок и предотвращению подработки зданий и сооружений на поверхности.

Закладка может быть полной и частичной. Последняя заклю­чается в заполнении части выработанного пространства породой, получаемой из специальных бутовых штреков. В связи с большой трудоемкостью работ применение частичной закладки сокращается. Полную закладку целесообразно применять в следующих усло­виях: при слоевой разработке мощных пластов, когда работа с при­менением других способов управления кровлей невозможна; при разработке тонких крутых пластов с неустойчивой или труднообрушаемой кровлей и склонной к сползанию почвой; при разработке крутых пластов мощностью свыше 1,3—1,5м; при разработке пла­стов с самовозгорающимися углями; при необходимости предохра­нить здания и сооружения на поверхности от подработки.

Каждый из способов управления кровлей имеет свои достоинства и недостатки и может применяться в определенных горно-геологи­ческих условиях. Одним из критериев для выбора способа управле­ния кровлей является управляемость кровли. Кроме того, при этом учитываются такие факторы, как мощность пласта, его строение, скорость подвигания очистного забоя, склонность пласта к самовозгоранию, застроенность поверхности и др

 

.

Полное обрушение кровли

I. Пологие пласты

Управление кровлей полным обрушением может производиться при следующих условиях:

мощность пласта при металлических призабойных и посадочных стойках и металлических кострах должна быть не меньше 0,5 м, а при деревянных стойках — не меньше 0,7 м;

почва не должна допускать значительного вдавливания крепи (при слабой почве в отдельных случаях возможно применение нижних опор под металлические стойки, уменьшающих удель­ное давление на почву);

в пласте не должно быть породных прослойков значи­тельной мощности (более 15— 20% мощности пласта), так как эту породу при разработке пласта обычно оставляют в вы­работанном пространстве, что затрудняет выбивку крепи для посадки кровли.

Для обрушения пород кровли в выработанном пространстве извлекают крепь. При легкообрушающихся породах кровли последние обрушаются на гра­нице с призабойной крепью. В большинстве же случаев для обрушения пород кровли на границе призабойного простран­ства создают дополнительную опору. Крепь для создания до­полнительной опоры называют специальной или по­садочной. Если посадочная крепь представляет собой ряд из стоек (деревянных или ме­таллических), то такую крепь называют органной. Об­рушение кровли без посадоч­ной крепи называют безорганной посадкой.

Способ полного обрушения, на призабойную крепь снижает трудоемкость работ по управлению кровлей на 40—60% и время на посадку кровли на 50%.

При весьма слабых и легкообрушающихся породах может при­меняться безорганная посадка. В этом случае посадочный ряд уси­ливают дополнительными призабойными стойками 1, а иногда уси­ливают также и плотность призабойной крепи за счет установки дополнительных стоек 1 под верхняки 2 (рис. 5.1).

Безорганная посадка имеет небольшую область применения, основным способом управления кровлей полным обрушением яв­ляется обрушение с помощью специальных посадочных крепей. В качестве посадочной крепи могут быть использованы органная крепь, кусты, металлические костры и посадочные стойки различных типов. Наибольшее распространение из них получили посадочные стойки как нарастающего, так и постоянного сопротивления.

 

Рис. 5.I. Крепление очистного про­странства при обрушении кровли на усиленный ряд призабойных стоек

Рис. 5.2. Схемы расположения посадочных стоек звеньями

В Донецком и Кузнецком угольных бассейнах широкое распро­странение получили посадочные стойки типа ОКУм, заменившие органную крепь из металлических призабойных стоек.

Посадочные стойки ОКУм устанавливают либо в один ряд звеньями между рамами призабойной крепи (рис. 5.2), либо в шах­матном порядке (см. рис. 4.23.)

При шахматном расположении стоек ОКУм уменьшается на­грузка на призабойные стойки, так как посадочная крепь, находя­щаяся на линии обрушения, предварительно нагружена и сразу воспринимает дополнительные нагрузки, вызванные процессом по­садки. Однако при шахматном расположении посадочные стойки используются нерационально, так как только половина из них рас­полагается на линии обрушения и приходится в призабойном про­странстве поддерживать лишнюю дорогу.

Работы по правлению кровлей при применении стоек ОКУм состоят из следующих операций: осмотр рабочего места и приведе­ние его в безопасное состояние, расчистка дороги для перемещения стоек и места их установки, выбивка крепи, мешающей передвиже­нию стоек, возведение предохранительной крепи, освобождение стойки от нагрузки, передвижение стойки, установка стойки на новом месте в рабочее положение, выбивка стоек призабойной крепи и перекидка их в безопасное место, отсоединение верхняка и пере­кидка его в безопасное место, выбивка предохранительной крепи и посадка лавы.

Следует отметить, что передвижение стоек ОКУм требует значительных затрат времени. В несколько раз быстрее могут перемещаться гидравлические посадочные стойки «Спутник».

В настоящее время эта крепь получает широкое распространение. Она может применяться на пластах мощностью 0,6—1,8 м при поро­дах I, II, III класса по классификации ДонУГИ.

Среднее время выполнения основных операций по передвижению одной посадочной стойки (на шахтах Донбасса) приведено в табл. 5.2.

Из табл. 5.2 видно, что затраты труда на передвижение гидрав­лической стойки «Спутник» в 3—4 раза меньше, чем на стойку ОКУм.

Таблица 5.2

	Среднее время, с
Операция	ОКУм	«Спутник»
Разгрузка посадочной стойки Передвижение посадочной стойки Раздвижка и распор стойки Зачистка почвы Прочие вспомогательные операции	4-16 22-53 37—92 7-17 5-59	5—18 10-25, 7—30 1-21 3-34

Длительность работ по управлению кровлей зависит от ряда факторов, основными из которых являются: длина лавы, мощность пласта, устойчивость боковых пород, тип применяемой крепи, число рабочих, выполняющих работы.

Для расчета необходимого числа рабочих при управлении кров­лей полным обрушением с помощью посадочных стоек ОКУм и «Спутник», согласно методике ДПИ, используют данные хронометражных наблюдений.

При среднем времени передвижения стоек t_пер интенсивность передвижения одной посадочной стойки

(5.I)

В случае обрушения кровли в процессе выемки угля, когда, со­гласно ПБ, посадка должна производиться не менее чем в 30 м от места ведения очистных работ, необходимое число рабочих можно рассчитать по формуле

 

(5.2)

где L — длина лавы,м;

Sl_Н — суммарная длина ниш, м;

v_П — скорость подачи выемочной машины, м/мин;

k_Г — коэффициент готовности очистного забоя;

k_Т.П — удельный коэффициент технологических перерывов, зави­сящий от скорости подачи выемочной машины и мощности пласта,

 

(5.3)

St_Т.Пi — длительность технологических перерывов, обусловлен­ная i-м элементом системы машин и механизмов (пере­монтаж лемеха, передвижка конвейера и т. д.), мин;

Т_СМ — продолжительность смены, мин;

L_М — машинная длина лавы, м;

l_П.М — расстояние между посадочными стойками, м.

Если посадка кровли в очистном забое производится раздельно от выемки, то необходимое число рабочих (для крепи «Спутник») и число звеньев (для стоек ОКУм) определяется по формуле

(5.4)

где t_рег — регламентированное время посадки кровли, мин.

При применении стоек ОКУм организация труда может быть различной. Наибольшее распространение получили следующие ее формы:

1. Каждый член бригады выполняет определенную операцию: расчистку дороги, разгрузку и передвижение стоек, выбивку и переноску призабойных стоек. В этом случае передвижение стоек осуществляется из одного пункта (рис. 5.3, а) снизу вверх.

Рис. 5.3. Схемы передвиже­ния посадочных стоек ОКУм

 

2. Члены бригады располагаются вдоль забоя на отдельных участках. Каждый член бригады на своем участке последовательно выполняет все операции по разгрузке, передвижению и установке посадочных стоек на новом месте, выбивке и переноске призабойных стоек (рис. 5.3, б). Передвижение стоек на участке производится снизу вверх. Выполнив посадку на одном участке, бригада пере­ходит вверх на следующий участок.

3. Посадка кровли осуществляется одновременно из двух-трех пунктов лавы (рис. 5.3, в, г, д). Стойки передвигаются снизу вверх. Работы по управлению кровлей выполняются либо комплексными, либо специальными бригадами.

Посадка кровли из одного пункта лавы применяется при неустой­чивых породах кровли, обрушающихся сразу вслед за передвиже­нием стоек. При такой организации работ достигается наибольшая безопасность труда.

Одновременная посадка кровли на нескольких участках может быть рекомендована при устойчивых породах.

При проведении работ по посадке кровли нельзя допускать больших величин ее опускания в призабойном пространстве. В связи с этим не рекомендуется одновременное передвижение большого числа посадочных стоек (больше двух-трех).

При работе применяемых в настоящее время узкозахватных комбайнов с глубиной вруба 0,5, 0,63 и 0,8 м посадка кровли может производиться за каждым циклом или через два цикла.

Описанная выше организация работ по управлению кровлей применима при породах кровли I и II класса по классификации б. ВУГИ.

Значительные трудности необходимо преодолевать при залега­нии в кровле труднообрушаемых и трудноуправляемых пород. Если непосредственно на контакте с разрабатываемым пластом залегают прочные породы, то первые осадки происходят при обна­жении пород на больших площадях (6000—10 000 м²). Эти осадки могут сопровождаться воздушными ударами и завалами лав. В таких условиях особо важное значение имеет несущая способность пород почвы. При слабых породах почвы стойки призабойной и посадочной крепи могут вдавливаться в почву, что может вызвать интенсивное сдвижение пород кровли.

При залегании в непосредственной кровле песчаников возможно как ступенчатое, так и плавное опускание кровли без ясно выраженных трещин. При плавном опускании длина зависающей консоли при отсутствии крепи может достигать 10 м, а при оставлении не­выбитой крепи — 25—30 м. Поэтому при мощности пластов до 0,7 м в таких условиях обрушение кровли не производят.

При ступенчатом опускании кровли блоками переноска посадочной крепи приводит к обрушению пород. Как показывает опыт, в условиях труднообрушаемых пород наиболее эффективным является применение посадочных стоек ОКУм, которые при необходимой несущей способности способны обеспечить нормальное управление кровлей.

Характер обрушения песчаников и известняков непосредственной кровли зависит от их мощности. Опыт работы шахт показывает, что при мощности известняков бо­лее 1 м управление кровлей имеет неустойчивый характер. Кровля в выработанном про­странстве не обрушается или обрушается только тонкая пачка породы мощностью 0,5—1 м. При этом возможна вторичная осадка, приводящая к дефор­мации крепи.

Применение механизирован­ных крепей в очистных забоях объединило два процесса — крепление и управление кров­лей. При передвижении секций механизированной крепи про­изводится одновременно кре­пление призабойного пространства и извлечение крепи из выработанного пространства. При этом сопротивление меха­низированной крепи должно обеспечивать устойчивость по­род кровли над призабойным пространством и обрушение их в выработанном пространстве.

Одними из ограничений при­менения механизированных кре­пей в настоящее время явля­ются труднообрушаемые кровли и вторичные осадки.

Для уменьшения влияния вторичных осадок применяют крепи с повышенным сопроти­влением. Исследованиями ШахтНИУИ установлено суще­ственное влияние сопротивления крепи на деформацию и перемещения труднообрушаемой кровли. При проектном сопротивлении механизированных крепей смещения кровли достигают 400 мм. Увеличение сопротивления крепи до 46 тс/м² уменьшает опускание кровли на 10%, а до 60 тс/м²—на 20%.

Большое влияние на состояние пород кровли оказывает также первоначальный распор крепи, который при труднообрушаемых породах должен составлять не менее 20 тс/м².

Рис. 5.4. Основные параметры посадки кровли методом взрывания зарядов в длинных скважинах

Увеличение сопротивления механизированных крепей до 60— 70 тс/м² и увеличение первоначального распора может обеспечить нормальную работу механизированной крепи в период влияния вторичных осадок.

Для обеспечения нормального режима работы механизированной крепи в период первичной посадки, а в некоторых условиях и при вторичных осадках необходимо применять специальные мероприя­тия.

В качестве такого мероприятия может применяться принудитель­ная первая посадка прочных пород методом взрывания зарядов BB в длинных скважинах, расположенных параллельно линии забоя. В результате взрывания нижние слои прочной кровли распадаются на части различной длины с разной степенью деформации. В резуль­тате кровля обнажается по частям, а не одновременно по всей площади обнажения, что исключает возможность возникновения воздушного и динамического ударов.

Схема основных параметров посадки кровли методом взрывания зарядов в длинных скважинах приведена на рис. 5.4. Длина сква­жин определяется по формуле

(5.5)

где l₀ — длина скважины от устья до начала лавы, м;

L — длина лавы, м;

l_у — возможная величина уменьшения длины скважины по сравнению с длиной лавы; l_у = 20 ¸ 30 м;

n_скв — порядковый номер скважины вертикального веера.

Угол заложения скважин

(5.6)

где a — угол падения пласта, градус;

h_Н.К — мощность непосредственной кровли, м;

w — максимальная величина л. н. с., м; для пород с f = 9¸14

по шкале M. M. Протодьяконова w = 10 м;

4 — расстояние от устья скважины до контакта пласта с поро­дами кровли, м; принимается со знаком минус, если устье скважины располагается выше пласта, и со знаком плюс, если оно располагается ниже указанного уровня.

Расстояние от заднего целика до оси скважины к моменту взры­вания зарядов BB

(5.7)

где S₀ — максимально допустимая площадь обнажения труднообрушаемой кровли на момент взрывания заряда BB в скважинах, м², S₀ £ 5000 м²;

l_б — безопасное расстояние от оси скважины до забоя на мо­мент взрывания заряда BB, м.

Масса заряда BB в скважине диаметром 76 мм при применении аммонита № 6

(5.8)

где с — длина скважины с л. н. с. меньше 2м, м;

q_П.М — масса заряда BB на 1 м скважины, кг.

Принудительная первая посадка кровли может применяться при металлических призабойных стойках и посадочных стойках ОКУм (плотность установки крепи 0,5—0,8 стойки на 1 м лавы).

Принудительное обрушение основной кровли путем взрывания BB в длинных скважинах может применяться и при наличии непо­средственной кровли.

Другой метод, обеспечивающий управление труднообрушаемыми кровлями, заключается в гидрообработке породного массива. Увлаж­нение пород приводит к снижению прочностных показателей и уве­личению деформируемости пород. Предел прочности увлажняемых пород снижается на 30—35%.

Крутые пласты

 

Особенности проявления горного давления, а также технологии и механизации очистных работ на крутых пластах обусловливают специфику управления кровлей.

С увеличением угла падения пласта увеличивается шаг обруше­ния пород непосредственной кровли. На крутых пластах почва в отдельных случаях обладает способностью к сползанию, что тре­бует специальных мероприятий по ее удержанию.

На крутых пластах тонких и средней мощности применяют следующие способы управления кровлей: удержанием на кострах, полным обрушением, частичной закладкой, плавным опусканием и полной закладкой.

Наибольшее распространение получили способы управления кровлей полным обрушением и удержанием на кострах.

Рис. 5.5. Паспорт крепления при управлении кровлей обрушением на органную крепь

 

При полном обрушении кровли в качестве посадочной крепи могут применяться переносные костры, переносные призабойные металлические стойки, деревянная органная крепь, стойки типа ОКУм. Возможна также выбойка стоек буровзрывным способом.

Управление кровлей полным обрушением применяют при поро­дах II класса по классификации ДонУГИ для крутых пластов. При высокой несущей способности посадочной крепи полное обруше­ние может применяться также при породах III и в отдельных слу­чаях IV класса. При легкообрушающихся породах кровли в каче­стве посадочной крепи применяется органная крепь из деревянных стоек, а при породах III и IV классов устанавливаются посадочные стойки ОКУм.

При обрушении на органную крепь из деревянных стоек очист­ной забой разделяют по падению деревянными кострами, распола­гаемыми по простиранию. Обычно применяют двухрядную орган­ную крепь, при возведении которой через каждые 2—3 м оставляют проходы (окна) шириной 0,8-1 м (рис. 5.5). В зависимости от условий шаг возведения крепи колеблется в широких пределах – от 1,6 до 12 м.

Число рядов органной крепи и шаг обрушения выбирают в зави­симости от мощности и прочности обрушаемых пород кровли. Прак­тически шаг обрушения составляет от 5,4 до 18 м.

 

 

Рис. 5.6. Механизирован­ная передвижка посадоч­ных стоек ОКУм:

1 — лебедка; 2 — канат; 3 — блок; 4 — полок

Рис. 5.7. Гидравлическая посадочная крепь «Спутник-К»:

1 — гидравлическая стойка; 2 — гидродомкрат передвижки; 3 — опорная плита; 4 — тяга со штоком; 5 — базовые балки; 6 — домкраты управления

 

При использовании посадочных стоек ОКУм их устанавливают на расстоянии 2 м одна от другой по падению. Передвижение стоек ведется одновременно в двух-трех точках лавы. Для этого выклады­вают предохранительные полки из двух рядов костров. При неболь­шой мощности пласта стойки передвигают по полку вручную. При большой массе стоек их передвигают с помощью лебедок (рис. 5.6).

Рис. 5.8. Схема расположения канатов в прямоли­нейном забое для выбивки призабойной крепи: а — до выбивки крепи; б — после выбивки крепи

 

Призабойную крепь, как правило, не извлекают и поэтому обрушение кровли происходит нерегулярно и не по всей длине лавы.

Применение стоек ОКУм на крутых пластах снижает расход леса и повышает безопасность работ. Однако проектная несущая способность стоек используется нерационально (на 20—30%). Кроме того, велика трудоемкость работ по передвижению стоек. Значи­тельно снижается трудоемкость работ по управлению кровлей с при­менением экспериментальных посадочных стоек «Малютка» и меха­низированной посадочной крепи КПГК («Спутник-К»).

Стойки «Малютка» раздвигаются, распираются и производят принудительную посадку с помощью переносного пневмораздвижчика. По сравнению со стойками ОКУм они имеют больший пред­варительный распор и меньшую массу.

Механизированная посадочная крепь «Спутник-К» предназна­чена для работы с обычной призабойной крепью. Она состоит из однотипных секций, соединенных базовой балкой с помощью тяг и гидродомкратов в блоки (по три секции).

Базовые балки передвигаются после выемки угля и спуска ком­байна. Затем устанавливают призабойную крепь и снизу вверх передвигают секции. Так как в каждом блоке три секции, то при передвижении одной из них базовая балка опирается на две другие секции (рис. 5.7).

Одним из недостатков крепи «Спутник-К» является отсутствие ограждения призабойной части от обрушенных пород выработан­ного пространства.

Качество работ по управлению кровлей полным обрушением зависит от способа выбойки призабойной и органной крепи. В на­стоящее время эта операция производится при помощи канатов 1, наматывающихся на барабан посадочной лебедки 2, установленной в вентиляционном штреке (рис. 5.8).

 

 

Частичная закладка

При управлении кровлей частичной закладкой непосредственная и основная кровля поддерживаются бутовыми полосами, возводи­мыми из породы, получаемой от подрывки кровли или почвы в бу­товых штреках. В большинстве случаев производится подрывка кровли, так как при этом легче выкладывать бутовую полосу, по­скольку не нужно поднимать породу из штрека на уровень почвы пласта. При залегании в кровле прочных пород и большом, газо­выделении из выработанного пространства, когда в верхней части штрека возможно скопление метана, подрывают почву пласта.

Бутовые полосы выкладывают по мере подвигания очистного забоя на расстоянии одна от другой, равном устойчивому пролету пород кровли (до 12 м) (рис. 5.11). Ширина бутовой полосы на пологих пластах принимается равной 4—6 м, но не менее 3—5-кратной мощности пласта. Ширина бутового штрека определяется по формуле

,м (5.11)

где т — мощность пласта, м;

l_б.П — ширина бутовой полосы, м;

h_П — высота подрывки в бутовом штреке, h_П = 0,8 ¸1 м;

k — коэффициент разрыхления породы при закладке, k = 2¸2,2.

Шпуры бурят ручными или колонковыми электросвёрлами. Для безопасности работ бутовые штреки закрепляют временной крепью на протяжении не менее 3 м от забоя и обеспечивают свобод­ный выход в призабойное пространство лавы.

На крутых пластах при управлении кровлей частичной закладкой бутовые полосы могут располагаться по простиранию и по падению.

Рис. 5.11. Управление кров­лей частичной закладкой на пологих пластах

По простиранию их располагают при породах кровли II, III и IV классов по классификации ДонУГИ, когда в непосредственной почве залегают породы, не склонные к сползанию. Кроме того, применять такое расположение полос можно лишь на шахтах, на которых по пылегазовому режиму допускаются взрывные работы в выработан­ном пространстве.

Ширина бутовых полос, располагаемых по простиранию, прини­мается 6—15 м в зависимости от устойчивости пород кровли. Шпуры бурят из призабойного пространства. Для удержания пород устраи­вают породный ящик, под которым выкладывают костры (рис. 5.12, a)

Рис. 5.12. Управление кровлей частичной закладкой на крутых пластах:

а — полосами по простиранию; б — полосами по падению; в — деталь очистного забоя

Работы по управлению кровлей ведутся в ремонтную смену комплексной бригадой, в обязанности которой входит бурение шпу­ров, настилка полков, переноска костров и устройство породых ящиков. Взрывные работы производятся между сменами.

При породах IV и V класса и когда проведение бутовых штреков по простиранию затрудняется по условиям пылегазового режима, бутовые полосы можно выкладывать полосами по падению. При этом используется порода от проведения и ремонта вентиляционного штрека.

Для удержания породы устраивают ящики, состоящие из двух рядов костров (см. рис. 5.12. б), расположенных по падению пласта и внутри обшитых обаполами. Возведение породной полосы заклю­чается в заполнении ящика породой. Ширина породной полосы и расстояние между ними принимаются в зависимости от свойств боковых пород (3,6—5,4 м).

 

Рис. 5.13. Крепление лавы при управлении кровлей плавным опу­сканием

Трудоемкость управления кровлей при частичной закладке на 50—70% выше, чем при полном обрушении. Поэтому применять частичную закладку целесообразно лишь в условиях, в которых невозможно полное обрушение.

 

 

Плавное опускание кровли

Управление кровлей плавным опусканием применяется при нали­чии в кровле пород, способных плавно опускаться на почву пласта без значительных нарушений, при почве, склонной к пучению. На пологом падении мощность не должна превышать 1м, а на кру­том — 0,7 м.

В качестве специальной крепи применяют один или два ряда костров (рис. 5. 13) переносимых вслед за подвиганием забоя. При деревянной крепи последнюю не извлекают и оставляют в выра­ботанном пространстве.

Наиболее рациональны на пологом падении призабойные гидравли­ческие стойки, причем в очистном забое используют два типоразмера стоек: больший типоразмер — вблизи забоя, меньший — на линии изгиба кровли.

 

Рис. 5.14. Пневмобалонные костры в лаве

 

Деревянные костры могут быть заменены пневмобаллонными (рис. 5. 14), состоящими из баллонов 1, воздухораспределителя 2 и лыжи 3. Баллоны соединяются между собой резиновыми поясами 4. Прикрепляемая к поясам лыжа 3 удлиняется за счет дополнитель­ных опор 5. Сверху баллоны закрываются лентой 6, предохраня­ющей их от падающих кусков породы.

После установки баллон наполняют воздухом от воздушной магистрали лавы. Разгрузка осуществляется дистанционно с по­мощью троса и рычага. Баллоны воспринимают нагрузку от 12 до 20 кгс/см². При массе их 20 кг переноску 25 баллонов производят двое рабочих за 3—4 ч. Трудоемкость работ по переноске газобаллонных костров меньше трудоемкости переноски деревянных кост­ров на 30—40%.

В Донбассе при разработке крутых пластов управление кровлей плавным опусканием получило распространение в 30% очистных забоев.

 

 

Удержание кровли на кострах

 

При разработке тонких крутых пластов значительное распростране­ние имеет способ управления кровлей удержанием на кострах. Сущность его заключается в следующем.

По мере подвигания очистного забоя возводят призабойную крепь и выкладывают костры правильными рядами по простиранию и падению или в шахматном порядке. Расстояние между кострами обычно устанавливается на основании опыта. Ориентировочно его можно принять по простиранию кратным ширине крепи (1,8—2,7м), по падению — 2—4 м. Костры оставляют в выработанном простран­стве. С течением времени они сдавливаются, деформируются и разру­шаются. В результате этого кровля пласта первоначально опус­кается, а затем постепенно, далеко позади призабойного простран­ства, обрушается.

Костры имеют форму трапеции или прямоугольника. В последнем случае для предупреждения сползания их вниз по концам их стоек ставят дополнительные опорные стойки, расположенные по паде­нию пласта.

Способ управления кровлей удержанием на кострах характери­зуется высокой трудоемкостью работ и не обеспечивает полной безопасности работ в очистном забое. В призабойном пространстве наблюдаются повышенные проявления горного давления вследствие влияния поддерживаемых в выработанном пространстве больших масс пород. Применение этого способа оказывает неблагоприятное влияние на поведение боковых пород в выработанном пространстве: задерживает их обрушение или плавное опускание.

 

 

I. Закладочные материалы

Для закладки применяют песок, гравий или коренные скальные породы, добытые на поверхности в специальных карьерах. Закладоч­ный материал может быть получен и непосредственно в шахте, причем он обходится в 4 раза дешевле материала, добытого в карье­рах. Однако закладочным материалом, добытым в шахте, можно обеспечить лишь отдельные добычные участки. В качестве закладоч­ного материала могут быть использованы шлак металлургических заводов, отходы обогатительных фабрик, а также порода шахтных отвалов. Использование последней, наряду со снижением расходов на закладку, позволяет очистить воздух, в который выделяются продукты горения отвалов, и освободить большие площади земли на поверхности.

Добываемые в карьерах песок и гравий используют без допол­нительной обработки. Скальные же породы на дробильной фабрике подвергают дроблению и грохочению, чтобы придать им необходи­мый гранулометрический состав.

От дробильной фабрики закладочный материал транспортируется к шахтам в большегрузных саморазгружающихся вагонах. Для этого фабрика связывается с шахтой железнодорожными путями. На шахте оборудуются специальные бункера или склады емкостью, обеспечи­вающей сменную потребность в закладочном материале. Дальнейшее перемещение закладочного материала зависит от технологической схемы применяемого вида закладки.

Закладочный материал должен удовлетворять следующим ocновным требованиям:

содержание гор