Полное обрушение при щитовой выемке

В практике известны два способа управления щитовыми перекры­тиями. Первый заключается в поочередной выемке опорных целиков вначале у лежачего, а затем у висячего бока пласта с соответству­ющим опусканием бортов щита. Этот способ применяют на пластах с углами падения 55—75°. При втором способе производится одновре­менное взрывание опорных целиков у лежачего и висячего боков пласта и щитовое перекрытие опускается по всей площади забоя. Этот способ применим только на пластах с углами падения более 75°.

Последовательность выемки угля в забое устанавливается в со­ответствии с принятым способом управления щитовым перекрытием. Применяя одинарные щиты, в первую очередь производят выемку угля вдоль канав по всей длине забоя, после чего в один или два приема вынимают уголь в опорных целиках у лежачего и висячего боков пласта. При применении сдвоенных щитов на мощных пластах с углами падения более 75° производят одновременную посадку щитов. Процесс посадки при этом складывается из операций по увеличению глубины проходов под щитами у почвы и кровли пласта и поперечных проходов между ними, а также из операций по одно­временному взрыванию всех опорных целиков. При углах падения пластов менее 75° применяется последовательная посадка щитов. В этом случае вначале взрывают целики у почвы пласта, а затем между щитами и у кровли пласта. Если угли слабые, то средние опорные целики взрывают одновременно с целиками у почвы пласта.

Опускание щитов происходит под действием давления обрушен­ных пород. Движение пород кровли над щитом определяется составом пород, углом падения пласта, скоростью подвигания забоя и дру­гими факторами.

При углах падения пластов более 60° подушка из обрушенных пород и угля перемещается за щитом, а при меньших углах падения (55—60°) она непрерывно воссоздается за счет обрушающихся пород кровли.

По мере обрушения непосредственной кровли происходит опу­скание основной кровли. Оно сказывается в некотором увеличении давления на щит и ослаблении прочности угольного целика под щитом. При обрушении основной кровли происходит динамическое перераспределение напряжений впереди забоя, опорное давление резко возрастает, вследствие чего происходит разрушение опорных межщитовых целиков. Динамические явления проявляются в боль­шей степени при прочных породах.

 

 

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.