Разработка методики количественной оценки качества проектов угольных шахт на основе учета экономичности и надежности технологических систем, промышленной и пожарной безопасности, страница 25

Для иллюстрации методики выбора оптимального варианта отработки участков пластов со сложными природно-техногенными условиями рассмотрен тестовый пример. На рис. 4.13 приведена схема формирования сложных природно-техногенных условий и отработки выемочного поля системами разработки длинными столбами (ДСО) и короткозабойными системами (КСО).

Рис. 4.13. Схема отработки выемочного поля системами разработки длинными столбами (ДСО) и короткозабойными системами (КСО):

1- подготавливающие выработки; 2- вентиляционные штреки; 3 – конвейерные штреки; 4 – фланговая выработка

Случаи отработки участков пологих пластов в сложных природно-техногенных условиях, неблагоприятных для длинных КМЗ, единичны. В Кузбассе такие участки отрабатывались на гидрошахтах,  шахтах «Нагорная», им. В.И. Ленина, «Юбилейная», «Антоновская», «Заречная». Опыт отработки на указанных предприятиях участков, неблагоприятных для длинных КМЗ, подтверждает, что при выемке угля в коротких забоях достигаются технико-экономические результаты, сопоставимые с показателями систем разработки ДСО [45, 169,175, 176].

Анализ опыта применения и технико-экономических показателей короткозабойных систем разработки показал, что одним из факторов, ограничивающих область применения  КСО, являются высокие потери угля (30-50%). Кроме того, действующими нормативными документами [17] применение камерных и камерно-столбовых систем разработки запрещается на пластах, склонных к горным ударам.

Одним из перспективных направлений снижения потерь угля, повышения эффективности и безопасности отработки угольных пластов КСО на участках, неблагоприятных для отработки ДСО, является создание благоприятной для коротких забоев геомеханической ситуации. Для этого предлагается в проекты строительства или реконструкции шахт вносить следующие проектные решения:

1) В первую очередь отрабатывать участки, неблагоприятные для отработки ДСО (участки 1 КСО, 2 КСО, 3 КСО, 4 КСО на рис. 4.13), что позволит:

·  на локальных выемочных полях и блоках вблизи выходов пластов под наносы, неправильной клинообразной формы между горизонтами, у геологических нарушений организовать подготовку и отработку выемочных участков и  частично, за счет реализации угля, возместить  инвестиции, необходимые для  капитального строительства;

·  сократить ширину угольных целиков или увеличить ширину камер для снижения горного давления. Сущность идеи состоит в том, что при традиционном подходе проектирования и освоения недр с первоочередной выборочной отработкой угольных пластов ДСО, в окрестности выработанного пространства в краевых участках пласта создаются зоны повышенного горного давления с коэффициентом концентрации вертикальных напряжений 1,8-2,5. То есть отработка участков пластов КСО в зоне влияния очистного выработанного пространства длинных очистных забоев осуществляется в сложных не только горно-геологических, но и геомеханических условиях, возникающих под влиянием техногенных процессов в длинных КМЗ. Поэтому предлагается в первую очередь  отработать участки пластов КСО в зонах пониженного горного давления.

2) В последнюю очередь отрабатывать участки, благоприятные для отработки ДСО (1 ДСО, 2 ДСО на рис. 4.13), так как существующие механизированные крепи длинного комплексно-механизированного забоя способны эффективно работать в зонах повышенного горного давления.

Возможность реализации предлагаемой последовательности  отработки участков угольных пластов, в первую очередь КСО, а потом ДСО подтверждается как  по геомеханическим, так и по экономическим факторам.

Для подтверждения положительного влияния предлагаемой очередности отработки участков пласта по геомеханическим факторам использованы результаты  математического моделирования характера распределения напряжений и деформаций в угольных целиках и породах кровли над камерой [151,152].

На первом этапе исследований рассмотрен традиционный вариант отработки по схеме ДСОàКСО: сначала длинными забоями, то есть участок 1 ДСО, потом короткими забоями участок 2 КСО (см. рис. 4.13).