Процессы выемки, крепления и управления кровлей при отработке калийных и угольных пластов длинными очистными забоями (лавами)

В настоящее время выемка калийных и угольных пластов ведется, в основном, механизированными комплексами, в состав которых входит следующее основное оборудование: очистной комбайн, механизированная крепь и забойный конвейер.

Очистным комбайном называется машина, выполняющая операции по отделению полезного ископаемого от массива, дроблению его на куски и погрузке на забойный конвейер. Комбайны выпускают с одним и двумя исполнительными органами, расположенными в концевых частях корпуса комбайна. При селективной выемке пластов сложного строения, каковыми являются калийные пласты Старобинского месторождения, комбайн может иметь три исполнительных органа.

Выемка угольных пластов также может вестись стругами.

Ширина захвата комбайнов обычно составляет 0,63 и 0,80 м, а стругов – не более 0,3 м.

128

Процесс выемки начинается с зарубки комбайна у одного из бортовых штреков лавы (конвейерного или вентиляционного). Затем комбайн вынимает полосу полезного ископаемого, перемещаясь вдоль забоя лавы по раме скребкового конвейера перпендикулярно направлению подвигания лавы вдоль выемочного столба.

Комбайн в лаве может работать по односторонней схеме с холостым перегоном на штрек, от которого производится его зарубка, и по челноковой схеме, когда ведется выемка полезного ископаемого в обоих направлениях.

На Старобинском месторождении калийные пласты имеют сложное строение, заключающееся в том, что сильвинитовые слои разделяются друг от друга слоями каменной соли (пустой породы). Поэтому для выемки пластов применяются валовый и селективный способы.

При валовом способе ведется совместная выемка в одном очистном забое сильвинита и каменной соли, а при селективном способе сильвинит и каменная соль вынимаются раздельно. При селективном способе выемки на поверхность выдается только сильвинитовая руда, а разрушенная каменная соль (галит) с помощью установок механической закладки (УМЗ) закладывается в выработанное пространство в виде породных полос.

При ведении очистных работ лавами нарушается естественное равновесие сил в массиве. Породы кровли, потерявшие опору на пласт, деформируются и разрушаются. Для предотвращения значительных деформаций и обрушений пород в призабойном пространстве лавы применяют:

- крепление призабойного пространства;

- управление кровлей за пределами призабойного пространства.

Процесс крепления заключается в поддержании кровли призабойного пространства лавы механизированной крепью, которая может передвигаться последовательно, то есть после выемки полосы полезного ископаемого или параллельно с выемкой впереди или позади комбайна. Способ передвижки крепи в лаве во многом определяется горно-геологическими условиями отработки выемочного столба. Шаг передвижки крепи обычно равен ширине захвата комбайна. Перед передвижкой секции крепи она разгружается от горного давления, а после передвижки распирается за счет давления, создаваемого насосной станцией.

 

Мероприятия по регулированию горного давления называются управлением горным давлением. В лавах на пологих и наклонных пластах управление горным давлением, в основном, сводится к управлению давлением пород кровли, поэтому сокращенно называют управление кровлей.

129

Различают легкоуправляемые и трудноуправляемые кровли. Если породы непосредственной и основной кровли обрушаются одновременно без образования больших зависаний за крепью, то их относят к легкоуправляемым. Считается, что они не дают вторичных обрушений.

 

 

У трудноуправляемых кровель шаг первичных и вторичных обрушений превышает 30 м при высоте зоны обрушения не менее 4-х кратной вынимаемой мощности пласта.

Основным способом управления кровлей в длинных очистных забоях является полное обрушение, заключающееся в периодическом, по мере подвигания лавы, обрушении кровли за пределами призабойного пространства с целью уменьшения горного давления на крепь. В комплексно-механизированных забоях крепь кроме поддержания кровли выполняет одновременно и функцию управления кровлей.

С уменьшением мощности пластов до 0,8 м и менее породы кровли могут не обрушаться, а плавно опускаться на почву в выработанном пространстве лавы без образования больших разрывов и трещин.

Кроме способа управления кровлей в лавах полным обрушением применяются и другие способы, такие как частичное обрушение пород, частичная и полная закладка выработанного пространства. Последняя применяется в случае отработки панелей под охраняемыми объектами, а на калийных месторождениях, кроме того, для предотвращения опасных деформаций пород водозащитной толщи при ее недостаточной мощности.

На Старобинском месторождении при селективной выемке калийных пластов кровля обрушается за крепью только  на участках между выложенными УМЗ породными полосами. В местах расположения породных полос управление кровлей осуществляется плавным ее опусканием на податливые породные полосы. Описанный способ управления кровлей можно классифицировать или как вариант частичного обрушения пород, или как вариант частичной закладки выработанного пространства.