при ведении очистных работ

Особое внимание при выборе способа управления горным давлением в очистных выработках уделяют поведению пород непосредственной кровли (в пределах призабойного пространства) и основной кровли (над призабойным и выработанным пространством). При этом учитывают способность пород кровли к обрушению, высоту зоны обрушения, размеры и длительность сохранения устойчивых обнажении (особенно непосредственной кровли в пределах призабойного пространства), свойства пород почвы (прочность, способность к пучению, сопротивляемость вдавливанию в нее стоек крепи и др.), применяемые системы разработки и виды крепи, скорость подвигания очистных забоев, количество и степень выбросоопасности разрабатываемых пластов, расстояние между ними, сроки и порядок их отработки, наличие на земной поверхности объектов, подлежащих защите от влияния горных работ, оснащенность забоев машинами и механизмами, их габаритные размеры и т. д.

Степень значимости каждого из перечисленных факторов часто зависит от конкретных условий: второстепенные факторы в одних условиях могут оказаться определяющими, и, наоборот, определяющие факторы в других условиях могут оказаться второстепенными. Так, при отработке запасов полезного ископаемого под ответственными сооружениями, плотно застроенными территориями, крупными водными объектами нередко приходится применять системы разработки с закладкой выработанного пространства, тогда как по прочим факторам было бы вполне возможно применить в этих условиях другие, более производительные и экономичные системы разработки и способы управления горным давлением. При отработке защитных пластов, наоборот, предпочтительнее полное обрушение кровли, так как при этом способе управления горным давлением достигается наибольшая разгрузка пластов, опасных по выбросам угля и газа.

Вместе с тем имеются факторы, которые являются основными при выборе способа управления горным давлением в большинстве встречающихся на практике случаев.

К этим факторам следует отнести, прежде всего, способность пород кровли к обрушению, в частности, наибольшее распространение при разработке угольных и ряда рудных месторождений получил способ управления горным давлением, носящий название полное обрушение кровли.

Применение этого способа позволяет перенести обрушение пород за пределы призабойного пространства. Осуществляют его периодическими обрушениями (посадками) кровли путем выбивки или передвижения крепи, установленной на определенном расстоянии от забоя. Для регулирования обрушения основной кровли применяют специальную крепь, выдерживающую большую нагрузку, чем обычная призабойная крепь. В качестве специальной крепи используют органные стенки, металлические костры, кусты из деревянных или металлических стоек, посадочные элементы механизированных крепей и т. д.

Также эффективно полное обрушение с перепуском обрушенных пород с вышележащего горизонта на нижележащий при разработке крутых пластов и рудных тел средней мощности. Здесь этот способ является основным способом управления горным давлением.

Способ частичного обрушения кровли менее эффективен, чем полного обрушения, и потому его применяют в настоящее время редко, в основном лишь при породах II класса. При этом способе управления горным давлением обрушение непосредственной кровли производят между бутовыми полосами, возводимыми в выработанном пространстве параллельно простиранию пласта. Обрушаемая толща в этих условиях имеет меньшую высоту, чем при полном обрушении, и не обеспечивает полного подбучивания основной кровли.

Частичная закладка выработанного пространства является эффективным способом управления горным давлением в условиях резкого изменения мощности пласта, очень слабой почвы, весьма прочных или, наоборот, весьма слабых пород непосредственной кровли, т. е. преимущественно в условиях, когда процесс обрушения является труднорегулируемым Это достигают путем возведения бутовых полос по простиранию пласта.

При разработке пластов мощностью до 1 м и тонких жил, в непосредственной кровле которых залегают породы, обладающие способностью прогибаться без видимых нарушений, целесообразно управлять горным давлением способом плавного опускания (особенно, если почва пласта склонна к пучению) Это один из наиболее простых и экономичных способов

К числу самых дорогостоящих способов управления горным давлением относится в настоящее время полная закладка выработанного пространства. Поэтому данный способ применяют в тех случаях, когда другие способы не обеспечивают безопасности работ, технически неосуществимы или не отвечают дополнительным требованиям, предъявляемым к горным работам в рассматриваемых конкретных условиях. Такие требования могут возникнуть при послойной отработке пластов и рудных тел, при отработке мощных сближенных пластов или рудных тел в восходящем порядке, при необходимости сохранить вышележащие горные выработки или ответственные сооружения, расположенные на земной поверхности, и в других случаях.

В частности, целесообразно отрабатывать с полной закладкой выработанного пространства мощные крутопадающие пласты угля, склонного к самовозгоранию. При этом для исключения перепуска с верхних горизонтов сыпучих пород, глин, пород из участков потушенных и действующих пожаров между горизонтами следует оставлять надежные целики или возводить специальные полосы из упрочненной закладки.

Способ закладки выработанного пространства (с учетом степени усадки закладочного материала) выбирают в зависимости от конкретных условий и поставленных задач. Иногда бывает достаточным удержать породы непосредственной и основной кровли от обрушения, а иногда нельзя допустить даже прогиба пород свыше определенного (нередко весьма малого) значения.

В условиях разработки маломощных угольных пластов крутого падения значительное распространение получил способ удержания призабойного пространства на кострах. При этом способе управления горным давлением в условиях пластичных пород преобладают явления плавного опускания кровли, а в условиях прочных пород—процессы обрушения.

15.5. Классификация применяемых систем разработки месторождений твёрдых полезных ископаемых.

Под системой разработки месторождений полезных ископаемых понимают порядок проведения во времени и в пространстве определённого комплекса подготовительных и очистных выработок, а также способ осуществления очистных работ для добычи полезного ископаемого.

Разработано более 200 различных классификаций систем разработки, в их основу положены различные классификационные признаки:

· Размеры и форма месторождений (классификация проф. Крейна);

· Способ поддержания выработанного пространства (классификация проф. Н.И. Трушкова, Горного Бюро США и др.);

· Способ отбойки (единая классификация для всех твёрдых полезных ископаемых проф. Г.А. Цулукидзе);

· Состояние очистного пространства в период разработки (классификация член-корр. АН СССР М.И. Агошкова);

· Совокупность нескольких признаков.

Однако до настоящего времени нет достаточно совершенной классификации, вследствие весьма значительного разнообразия геологических и горнотехнических условий месторождений полезных ископаемых и применения многочисленных вариантов для каждого конкретного случая.

Для дальнейшего изложения нашего курса мы будем придерживаться классификации, в основу которой положен геомеханический фактор – способ управления напряжённым состоянием массива окружающих пород.

Необходимо отметить, что классификация по такому признаку или, что, практически, одно и то же, по признаку «управление горным давлением», «управление кровлей» является наиболее распространённой и, кроме того, охватывает все твёрдые полезные ископаемые – уголь, соли и руды.

В соответствии с этой классификацией все применяемые системы разработки делятся на 3 класса (табл. 4.1):

· системы с естественным поддержанием выработанного пространства;

· системы с искусственным поддержанием выработанного пространства;.

· системы с обрушением полезного ископаемого и вмещающих пород.

В ходе дальнейшего изложения курса рассмотрим последовательно особенности управления геомеханическими процессами для каждого из выделенных классов систем.

Классификация систем подземной разработки месторождений.

Таблица 4.1.