Управление горным давлением в капитальных и подготовительных выработках, страница 2

Основная часть смещений заканчивается в относительно небольшие сроки: в глинистых сланцах — в первые 2 мес; в песчанистых сланцах—в первые 3—4 мес; в песчаниках—в первые-5—6 мес. Эти сроки могут служить ориентиром для выбора отставания места установки постоянной крепи от забоя.

Установка постоянной крепи с отставанием снижает затраты на ремонт выработки, но существенный эффект достигается только в случае использования этого способа при постоянном креплении выработки жесткой крепью.

Недостаток способа — при его осуществлении допускаются значительные смещения пород, а это способствует большим деформациям контура выработки и нередко ведет к вывалам.

Способ нашел применение при строительстве глубоких горизонтов шахт Центрального района Донбасса.

5. Придание поперечному сечению выработки криволинейной формы, что снижает до минимума возможность появления растягивающих напряжений. Кроме того, криволинейная форма выработки влияет (в сторону уменьшения) на величину коэффициента концентрации напряжений, который, по лабораторным исследованиям, изменяется в капитальных и подготовительных выработках от 1,8 до 3,2.

Криволинейную форму выработки рекомендуют в наиболее неблагоприятных, с точки зрения поддержания, условиях.

6. Разгрузка породного массива щелями или скважинами с целью обеспечить минимальные напряжения на контуре выработки еще до образования зоны неупругих деформаций без существенного нарушения целостности окружающих пород  (в отличие от  проведения выработки широким ходом). Это достигается образованием в стенках выработки щели, меняющей распределение напряжений на контуре выработки таким образом, что максимальные концентрации напряжений сдвигаются в глубь массива.

Исследования показали, что с увеличением глубины и размеров выработки длина щели, исключающая разрушение пород на контуре выработки, увеличивается, а с увеличением прочности пород —уменьшается. На практике используются щели длиной около 1—1,5 м, иногда до 4 м.

Высота щели, обеспечивающая снятие упругих деформаций и вместе с тем исключающая деформации, согласно аналитическим исследованиям составляет примерно 1,5—2 см. Технологически выполнить щель такой малой высоты весьма трудно, поэтому на практике ее делают больше. Для предупреждения же расслоений и снятия именно упругих напряжений эти щели после проходки подбучивают.

Щелевую разгрузочную полость можно образовать бурением «строчки» шпуров (скважин) или буровзрывным способом.

В первом случае расстояние между шпурами определяется из условий разрушения межскважинного (мёжшпурового) целика и заполнения породой (углем) выбуренного пространства.

Разгрузка шпурами или скважинами рекомендуется для охраны выработок, пройденных по пласту, так как в этом случае обеспечивается попутная добыча, частично компенсирующая увеличение затрат на проходку.

Образование щели буровзрывным способом применяют в выработках, пройденных по породе. Так, при породах средней крепости шпуры располагают на расстоянии 0,5 м друг от друга и применяют рассредоточенные заряды 0,45—0,90 кг (в зависимости от длины шпура).

Удорожание проходки за счет создания щелей компенсируется в процессе ее эксплуатации сокращением расходов на ремонт крепи.

СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ КРОВЛЕЙ

Для предотвращения значительных деформаций и обрушений пород, обеспечения безопасности труда и создания нормальных условий для осуществления работ по выемке угля в длинных очистных забоях осуществляют комплекс технических мероприятий по управлению кровлей.

Наибольшее распространение получили следующие способы управления кровлей: полное обрушение, частичное обрушение, частичная закладка, плавное опускание, полная закладка.

 Управление кровлей способом полного обрушения

Целью этого способа является уменьшение опускания покрывающей толщи за счет заполнения выработанного пространства разрушенными породами непосредственной кровли.

Технология осуществления его заключается в обрушении (посадке) непосредственной кровли за пределами призабойного пространства. Посадка производится периодически через расстояния равные шагу самопроизвольного обрушения непосредственной кровли lнк. Посадка кровли достигается удалением крепи после очередного подвигания лавы на расстояние, равное lнк. Удаление крепи производится в полосе шириной lнк по всей длине лавы. В момент обрушения непосредственная кровля представляет консольную плиту или балку (в зависимости от ее трещиноватости), которая опирается на последний ряд индивидуальной крепи (рис. 20,а), называемой специальной или посадочной (органной) крепью. Она имеет значительно большую несущую способность и меньшую просадку, чем призабойная.

Несущая способность этой крепи определяется расчетом и должна корректироваться при практическом применении в каждом очистном забое.

В зависимости от средств крепления лавы это могут быть кусты из деревянных и металлических стоек, специальные посадочные стойки. В некоторых условиях целесообразно применять безорганную посадку, т. е. посадку на призабойную крепь без ее усиления. При прочной непосредственной кровле применяется принудительная посадка кровли с применением взрывных работ.

При индивидуальных крепях управление обрушением непосредственной кровлей достигается надежным определением lнк.

При использовании механизированной крепи (см. рис. 20, б) шаг ее передвижки может не соответствовать lнк, а обрушение непосредственной кровли может происходить через несколько шагов передвижки.

Наиболее ответственным является первое обрушение при отходе от разрезной выработки. Оно происходит при пролетах, значительно больших lнк —шага при установившемся режиме работы лавы, и достигает 20 м и более, поэтому специальную крепь необходимо усиливать. Нередко в этот период приходится применять взрывную посадку кровли.

       

Рис. 20. Схемы основных способов управления горным давлением в лавах

Область применения данного способа ограничивается разрыхляемостью непосредственной кровли и ее мощностью.

Способность непосредственной кровли разрыхляться определяется коэффициентом разрыхления kp, которым называют отношение объема обрушенной породы V1 к ее объему в массиве V2: