WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Участки, длина которых менее оптимальной длины столба называют участками с ограниченными размерами. Отработка таких участков с использованием современного оборудования без качественного изменения применяемых технологических схем приводит к значительным экономическим ущербам.

Для повышения эффективности отработки участков с ограниченными размерами с использованием гидро-механизированных комплексов в мировой практике используют следующие способы:

  • скоростной перемонтаж;
  • отработку короткими лавами длиной до 60 м;
  • разворот лавы на границе выемочного участке без перемонтажа очистного комплекса.

Первый способ нашел достаточно широкое применение на шахтах Западной Европы и требует высокой организации бригад монтажников, а также соответствующих схем подготовки столбов для проведения ускоренного перемонтажа.

Второй способ успешно используется на шахтах Японии, Германии, причем при отработке негазовых или шахт с относительно небольшим метановыделением (до 10 м3/т) при отработке ранее оставленных целиков и участков у границ шахтных полей.

Третий способ получил широкое применение на угольных шахтах (Германия, Кузбасс), а также на калийных рудниках РУП «ПО «Беларуськалий».

Известные технологические схемы с разворотом лав на границе выемочного участка позволяют увеличить коэффициент использования оборудования, снизить удельные затраты на монтажно-демонтажные работы в 2-2,5 раза. Имеется опыт проведения более 50 поворотов и разворотов на угол 1800 при различных горно-геологических и горнотехнических условиях, в том числе и при слоевой выемке Третьего калийного пласта.

Анализ данного опыта показал, что вопрос о необходимости использования технологических схем с разворотом лав на 1800 возникает, как правило, при длине выемочных участков менее 0,8 оптимальной длины.

Все применяемые технологические схемы с разворотом лавы (всего 5 типов) имеют общие недостатки, основными из которых являются большие потери полезного ископаемого (до 33% и более) в целике, оставляемом для охраны панельных выработок, ширина которого достигает 40-100 м, а также высокая удельная протяженность проходимых и поддерживаемых горных выработок.

Необходимо отметить, что в результате исследований института БелГОРХИМПРОМ бесцеликовые схемы отработки возможны к внедрению только при выемке IV сильвинитового слоя. Данное ограничение налагается исходя из условий безопасной подработки водозащитной толщи.

На рис. 1 представлена рекомендуемая технологическая схема отработки IV сильвинитового слоя с разворотом лавы на границе панели без перемонтажа.

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема, рекомендуемая для отработки IV сильвинитового слоя Третьего калийного пласта.

Сущность данной технологической схемы состоит в том, что вначале IV сильвинитовый слой отрабатывают в пределах столба АВСО от выработок главного направления к границе выемочного участка, затем осуществляется разворот лавы на 1800.В дальнейшем отрабатывают столб PFМN в направлении противоположном направлению отработки столба АВСО. Между выработками 2 и 3 в выработанном пространстве оставляют целик шириной z zпред, где zпред – предельная ширина целика, оставляемого со стороны выработанного пространства, при снижении которой целик разрушается горным давлением. Данный целик должен обеспечить удовлетворительное состояние выработки 3, повторно используемой при отработке столба PFМN.

2. Устойчивость повторно используемых выработок при системах разработки с разворотом лав на границах панели существенно повышается при размещении их на расстоянии от выработанного пространства, превышающем глубину распространения в краевой части массива эксплуатационных трещин, возникновение которых связано с ведением очистных работ.

Необходимая ширина целика (z, рис. 1) наиболее надежно может быть определена в результате шахтных инструментальных наблюдений, позволяющих учесть максимальное число влияющих факторов. Исходными данными при этом могут являться результаты исследований проявлений опорного давления, формирующегося над неподвижной краевой частью массива полезного ископаемого. Опыт проведения шахтных исследований ВНИМИ, СПГГИ (ТУ) и другими организациями свидетельствует о том, что о параметрах зоны опорного давления достаточно достоверно можно судить по величинам и скоростям смещений пород на контуре подготовительных выработок, расположенных на различном расстоянии от выработанного пространства.

Данная методика была принята в качестве основной при исследовании влияния горнотехнических факторов на исследуемый параметр. При этом основное внимание было уделено изучению влияния на характер и интенсивность проявлений опорного давления в подготовительных выработках таких факторов, как глубина расположения и стадия развития очистных работ.

Ниже приведены примеры шахтных инструментальных наблюдений в различных горнотехнических условиях.

Лава №21-верх (14 восточная панель) отрабатывала верхний технологический слой Третьего калийного пласта мощностью 1,2 м. Крепление конвейерных сбоек №7,8,9, в которых выполнялись инструментальные наблюдения, не производилось. Наблюдения были начаты при нахождении лавы на расстоянии 150-200 м от исследуемых выработок. Выработки испытывали влияние как временного бокового опорного давления, возникающего впереди лавы, так и остаточного, формирующегося над неподвижной краевой частью массива после прохода лавы через определенный промежуток времени.

Шахтные исследования показали, что за время наблюдений (14 недель) величина смещений не превысила допустимых значений, составляющих для данных условий 90 мм. Максимальные скорости конвергенции – около 2,1 мм/сутки - зафиксированы на замерной станции, расположенной на расстоянии 5 м от краевой части соляного массива. Визуальные наблюдения подтверждают результаты инструментальных замеров: за весь период наблюдений выработки оставались в удовлетворительном состоянии и не требовали дополнительного крепления или ремонта.

Как показали визуальные наблюдения, со стороны краевой части массива, на расстоянии до 1 м от нее, формируются трещины эксплуатационного происхождения, связанные с разрушением краевой части массива. Трещины распространены от кровли до почвы выработки, имеют ширину раскрытия от 1 до 5 см. На стенках выработок, расположенных на расстоянии 1-6 м от выработанного пространства отмечены трещины, расположенные в основном в сводчатой части. Ширина раскрытия составляет 1-5 мм.

В сбойках зафиксировано незначительное пучение пород почвы, однако величины данных деформаций не влияли на технологические процессы. Распределение величин смещений пород кровли и почвы на участках выработок, расположенных на различном расстоянии от краевой части соляного массива, показаны на рисунке 2 (а, б).

Как следует из представленных на рисунке 2 (а, б) графиков, максимальные величины смещений наблюдаются на расстоянии около 5 м от краевой части пласта. На расстоянии от краевой части пласта, превышающем 25-30 м, величины смещений практически одинаковые.

Лавой №31 (8 южная панель) отрабатывался нижний технологический слой мощностью 2,1 м без предварительной отработки верхнего слоя. Инструментальные наблюдения проводились в конвейерных сбойках №1А и №2. В выработках в период проходки были созданы 2 компенсационные щели (в кровле и почве). Глубина разработки составляла 750-850 м.

Замеры на станциях, расположенных на расстоянии до 10-20 м (рис. 2, в) от краевой части соляного массива, показали, что интенсивность смещений кровли и почвы намного выше, чем в предыдущем случае. Данные замерные станции были полностью разрушены горным давлением при отходе лавы на расстояние 10 м от сбойки №2; в сбойке № 1А – при отходе лавы на расстояние 25 м. В районе расположения этих станций зафиксированы скорости смещений, достигающие 3,05-4,5 мм/сутки, а величины смещений за 8 недель наблюдений достигли значений 120-145 мм.

Визуальные наблюдения показали, что на расстоянии 5-10 м от краевой части массива кровля технологических сбоек была разрушена, отмечено интенсивное пучение пород почвы.

Обобщение данных выполненных инструментальных наблюдений позволяет сделать следующий вывод. В исследуемых горно-геологических условиях общая ширина зоны остаточного опорного давления составляет 20-25 м при ведении горных работ на глубинах 500-600 м и 40-60 м на глубинах 700-800 м. Область с максимальными напряжениями в зоне остаточного опорного давления находится на расстоянии 5-10 м от краевой части пласта. В интервале от 0 до 1,0 м соляной массив в различной степени нарушен трещинами эксплуатационного происхождения, связанных в основном с ведением очистных работ.

На основании результатов шахтных инструментальных наблюдений и аналитических исследований установлено, что минимально допустимая ширина целика между повторно используемой выработкой и выработанным пространством для условий отработки IV сильвинитового слоя Третьего калийного пласта составляет:

  • 4 - 5,3 м для глубины разработки 500-600м;
  • 5,8 – 7 м для глубины разработки 700-1000м.

Рис. 2. Влияние расстояния S до краевой части пласта на конвергенцию пород в экспериментальных выработках: а, б - лава №21-верх, 2РУ; в – лава №31, 4РУ.

3. При использовании технологических схем, предусматривающих разворот лавы на границе панели, ширину целика, оставляемого между столбами, отрабатываемыми до и после разворота лавы, можно существенно уменьшить путем возведения в выработанном пространстве в непосредственной близости от целика породной полосы, ширина которой в 3-4 раза превышает вынимаемую мощность пласта.

Как показал анализ шахтных исследований и результаты расчетов с использованием известных методик предельной ширины целика, оставляемого в выработанном пространстве для охраны повторно используемой подготовительной выработки, значения данного параметра имеют довольно широкий диапазон. Причем, при неблагоприятных условиях (большое количество неустойчивых слоев в кровле, большая глубина горных работ и т.п.) данный параметр увеличивается.

Проведенные шахтные исследования компрессионных свойств породных полос (при селективной выемке нижнего технологического слоя Третьего калийного пласта), возводимых за лавой в выработанном пространстве, показали, что краевая часть целика, расположенная со стороны выработанного пространства, разрушается менее интенсивно, чем при отсутствии полосы.

Данное обстоятельство связано с тем, что в процессе нагружения породной полосы вышележащими породами основной кровли в ее центральной части формируется уплотненное ядро (область), обладающее высокой несущей способностью, близкой к объемному сжатию. Данное ядро не позволяет разрушаться краевой части целика, расположенной со стороны выработанного пространства. Минимальная ширина породной полосы при этом, как показали шахтные исследования, должна составлять 3-4 вынимаемых мощностей пласта.

Влияние горнотехнических факторов на уплотнение породных полос во времени иллюстрируется следующим примером.

Ширина исследуемой породной полосы, состоящей из разрушенного выемочной машиной галитового слоя II-III, составляла 6-9 м, высота - 2,1-2,2 м.

Проведенные шахтные инструментальные наблюдения показали, что максимальные скорости уплотнения породной полосы, составляющие 13-25 мм/сутки, наблюдаются на расстоянии 0-10 м за забоем лавы (рис. 3). Причем, изменения скоростей уплотнения закладочного материала протекали менее динамично со стороны целика.

Основное уплотнение породной полосы произошло за 1,5-2 месяца с момента прохода лавы и составило 200-400 мм за 9 месяцев наблюдений.

Визуальными наблюдениями установлено, что трещины разрушения в целике, ширина которого в данном случае составляла 5 м, возникают на расстоянии 5-10 м за забоем лавы в ее сводчатой части (рис. 4).

Необходимая ширина породной полосы для диапазона мощностей верхнего технологического слоя Третьего калийного пласта (1,2-1,5 м) составляет 4,8-6 м.

Результаты визуальных шахтных наблюдений свидетельствуют о том, что предельная ширина целика и размеры зоны эксплуатационной трещиноватости в целике меньше, чем при охране выработки одним целиком.

При отработке IV сильвинитового слоя с использованием рекомендуемой технологической схемы с разворотом лавы ширина целика, оставляемого для охраны повторно используемой выработки, может быть уменьшена до 2,5-3,2 м при возведении в выработанном пространстве в непосредственной близости от целика породной полосы из галита шириной 5-6 м.

Областью рационального использования предложенной схемы являются пласты мощностью 1,2-1,5 м (IV сильвинитовый слой ТКП), при глубинах разработки 500-900м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является законченной научно-исследовательской квалификационной работой, в которой содержится решение актуальной задачи создания эффективной ресурсосберегающей технологической схемы в условиях рудников РУП «ПО «Беларуськалий» на участках шахтных полей с ограниченными размерами, позволяющей на 40-80 % снизить эксплуатационные потери калийной соли и затраты на поддержание повторно используемых подготовительных выработок.

Основные научные и практические результаты выполненных исследований:

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»