Роль порядка выемки месторождений при системах с обрушением в управлении горным давлением

Характерной особенностью всех систем с обрушением является сплошная отработка шахтных полей без оставления внутриблоковых, междублоковых и междуэтажных целиков. При некоторых вариантах систем допускается лишь временное оставление целиков (двухстадийная выемка), которые погашаются сразу после отработки камеры. Такой порядок выемки необходим для создания благоприятных условий самообрушения вышележащих пород, в результате которого снижаются нагрузки на краевые зоны массива руды.

Поскольку управление геомеханическими процессами при системах разработки с обрушением вмещающих пород заключается в целенаправленном изменении параметров системразработки, в частности, регулировании последовательности и шага обрушения пород, а также величины опорного давления на краевую часть массива, порядок отработки месторождений при системах с обрушением имеет весьма существенное значение.

Отработка отдельных блоков в направлении от середины шахтного поля к флангам способствует сводообразованию до момента достижения предельного пролета подработки. Самообрушение пород на этой стадии характеризуется беспорядочными вывалами, отслоениями по имеющимся или вновь образующимся трещинам. В крепких слаботрещиноватых или расслоенных породах своды обрушения бывают плоскими, а в неустойчивых сильно трещиноватых — сводчатыми, высокими.

Первое обрушение поверхности в виде провала, как правило, происходит над наиболее высокой частью естественного свода.

В сильнотрещиноватых породах этому обрушению предшествует медленное сдвижение земной поверхности без разрыва сплошности. Интенсивное нарастание сдвижения наступает непосредственно перед тем как образуется провал. Обрушение происходит обычно под крутыми углами (75-90⁰) в сторону выработанного пространства.

В малотрещиноватых породах провалы поверхности происходят внезапно без заметного сдвижения поверхности и предварительного появления трещин. Поэтому они представляют большую угрозу, как для зданий, сооружений, так и для людей.

В толщах, сложенных слабыми породами, первое обрушение до поверхности принимает трубообразные формы.

При применении систем с обрушением в слоистых осадочных породах характер обрушения и сдвижения пород определяется наличием слоистости. Нижняя часть зоны обрушения (сразу над выработанным пространством) характеризуется интенсивным дроблением и беспорядочным обрушением. Средняя — расслоениями, сдвижением и разломами отдельных слоев. Верхняя часть, примыкающая к наносам, может расслаиваться и изгибаться без разломов.

При применении систем с обрушением чётко проявляется взаимосвязь распределения опорного давления и динамики его изменения с состоянием располагающегося над выработанным пространством массива горных пород. Это обусловлено тем, что зависающие породы могут создавать весьма высокое опорное давление, в результате которого раздавливается прилегающий рудный массив, разрушаются подготовительные и нарезные выработки, могут возникать горные удары.

Чтобы этого не происходило, следует обеспечить условия для регулярного самообрушения пород вслед за подвиганием очистных работ. Для этого необходимо иметь достаточную протяженность фронта очистных работ в виде сплошной линии без оставления целиков. При этом запрещается выборочная выемка блоков.

Выбор направления фронта очистных работ необходимо согласовывать с основной системой трещин. Если линия фронта очистных работ совпадает с простиранием основных трещин, то при усилении опорного давления отдельные блоки руды будут сползать в сторону выработанного пространства. Поэтому рекомендуется направление линии фронта работ принимать под прямыми или крутыми углами к простиранию основных систем трещин, разделяющих массив руды.

Многолетняя практика разработки рудных месторождений системами с обрушением показывает, что наиболее безопасна и эффективна выемка сплошным фронтом от середины месторождения (шахтного поля, этажа) к флангам.

Одним из эффективных методов управления процессами обрушения пород является надработка напряженных участков массива руды. Сущность этого метода заключается в отрезке напряженных участков массива руды от вышележащих пород с целью снижения опорного давления. Для этого применяются: первоочередная выемка верхних подэтажей в блоке, проходка специальных разгружающих (защитных) или отсечных выработок со стороны висячего бока, первоочередная отработка вышележащих залежей (пластов, жил). В результате этого происходит разгрузка массива руды защищенных залежей, предназначенных для очистной выемки.

2.Проведение наклонных выработок способом снизу – вверх

Основные выработки которые проходятся снизу вверх – бремсберги (капитальные и панельные –узким забое, участковые – узким и широким).

Подготовительные работы: маркшейдерская разбивка в штреке мест рассечки бремсберга и ходка, расширение однопутного штрека в месте проведения бремсберга и устройство разминовки, проведение камер для лебедки, проведение и оборудование заезда в бремсберг или ходок, если предусмотрена прокладка рельсового пути, подвод Эл эн сжатого воздуха и ряд других. Между брем и ходком оставляют целик 20-30м в зависимости от назначения (если капитальный – больше, участковый – меньше).Эти выработки сбивают м/д собой ходком ч/з 15-20м. Выемка пород может осуществляться буровзрывным способом (в шахтах не более II категории по газу и при хорошем проветривании, параетры рассчитывают по тем же формулам что и при проведении горизонтальных выработок, при углах до 8-10град – грузят машинами непрерывного действия на гусеничном ходу, а свыше 10 град – скреперными установками, транспортирование - конвейером), комбайнами, гидромеханизацией и комбинированным способом.

Транспортирование породы производят с двух забоев на один через ближайшую сбойку. Доставку материалов производят по какой-либо одной выработке по рельсовой (монорельсовой) дороге. Крепь – арочная металлическая с отклонением от нормали выработки в сторону восстания на 150-200мм. Проветривание такое же как у параллельных уклонов имеющих сбойки. Особое внимание при проведении снизу вверх необходимо обращать на проветривание особенно при газовом режиме. Метан легче воздуха и может скапливаться в выработке. Скорость проходки полевых бремзберго 42-47м/мес, по смешанному забою – 64-85. в последнее время большее распространение получил комбайновый способ проходки (более безопасный, более скоростной и более производительный). Применяются проходческие комбайны избирательного действия (ПК-3р,4ПУ, ГПКС). При применении комбайнов обычных конструкций – угол до 10град, при больших углах применяю специальные устройства (навивают на гусеничный барабан канат закрепленный в забое, устанавливают распорки между кровлей и подошвой выработки).

Механогидравлический комбайн ГПКСГ – отбойка угля производится режущей коронкой, а смыв и транспортировка происходит водой.

Грузовой поток сосредотачивают в одной выработке, чаще в бремсберге. Крепь – металлическую арочную, реже рамную металлическую деревянную, анкерную(наиболее проста в производстве), различные виды сборной ж/б крепи. В настоящее время уделяется большое внимание механизации проходческих работ ((различные типы комбайнов и оборудование для механизации транспортирования породы и материалов, установки крепи и др. работ)

Гидромеханизированный способ. Схемы проходческих комплексов разделяются по подаче к ним воды: вода подается с поверхности из отстойника отдельным насосом, вода подается насосами шахтного водоотлива, вода подается с помощью отдельно установленного в камере водоотлива насоса (эта схема применяется когда главные насосы водоотлива должны работать непрерывно).

Варианты технологии: гидравлический (забой разрушается напором воды гидромонитора (с непрерывной струей, с ручным (трудоемки и опасны в обращении(напор отбитой воды и угля)) и дистанционным управлением)), механогидравлический (разрушение комбайнами), взрывогидравлический (разрушение взрывом) и есть еще комбинированный (гидравлическая выемка угля и буровзрывная выемка породы). Транспортирование породы производится по желобам в виде пульпы до штрека, отделяется от воды и выдается на поверхность в сосудах. При этом способе вся работа состоит в том что образуется вруб, отбивается уголь, смывается, оформляется забой и крепится.