Вы здесь

Геомеханічне обґрунтування параметрів безпечної відробки виїмкових дільниць у процесі формування вугільних ціликів

Автор: 
Шевченко Віталій Віталійович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2004
Артикул:
3404U001084
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КРИТИЧЕСКОГО РАЗМЕРА ЦЕЛИКА ПРИ РАЗНОЙ
КОНФИГУРАЦИИ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА
В первом разделе было показано, что наиболее неблагоприятная геомеханическая
ситуация возникает при доработке лавы обратным ходом на ранее выработанное
пространство. Негативные последствия доработки таких целиков связаны, прежде
всего, с проявлениями повышенного горного давления и дополнительным выделением
метана в момент разрушения целика по достижению критического размера.
Во-первых, с увеличением глубины разработки возрастает горное давление, а также
газосодержание углевмещающей толщи. Во-вторых, вышеуказанное негативное
обстоятельство усугубляется необходимостью поддержания высоких темпов
подвигания очистных забоев. Применение высокопроизводительной добычной техники
ведет к тому, что единственным ограничением нагрузки на лаву является фактор
вентиляции, когда добычу невозможно увеличивать из-за предельно допустимой
интенсивности метановыделения. В таких условиях любое дополнительное выделение
метана во время добычи усложняет газовую обстановку в очистном забое и требует
его остановки или замедления темпов подвигания, что недопустимо с экономической
точки зрения. В-третьих, доработка целиков на большой глубине лавами на ранее
выработанное пространство порождает зоны с максимальным повышенным горным
давлением (ПГД), в результате чего критический размер целика достигается
гораздо раньше, чем это предсказывается известными теориями и нормативными
документами. В-четвертых, практика горных работ на таких шахтах, как
им. Засядько, им. Поченкова, им. Абакумова, «Южно-Донбасские» №1 и 3 и других
свидетельствует о существенной зависимости величины ПГД от конфигурации
выработанного пространства, окружающего дорабатываемый целик. Именно вследствие
указанных обстоятельств поставлена первая задача исследования.
Согласно существующим отраслевым нормам и документам критическая ширина целика
равняется примерно 17-45 м [22], 70 м/1,53?46 м [52], или 20-75 м [53] для
глубин разработки 1000 м и более. Несмотря на то, что данная ширина
определялась с учетом примыкающего ранее выработанного пространства, есть
основания полагать, что она больше соответствует ситуации, когда отрабатывается
одиночная лава. Практика ведения горных работ на больших глубинах подтверждает,
что такая ширина целика является заниженной [99]. Для уточнения критической
ширины целика были проведены шахтные измерения проявления горного давления при
отработке лав обратным ходом для планировок а-е, изображенных на рис. 1.1.
Эксперименты выполнялись в условиях шахт им. Засядько, им. Поченкова,
им. Бажанова, отрабатывающих запасы на глубинах 1000 м и более
высокопроизводительными добычными комплексами нового уровня. При этом отработка
ведется лавами на ранее выработанные пространства в условиях интенсивного
метановыделения. Кроме того, проведен анализ результатов исследований за
поведением толщи, вмещающей газонасыщенные пласты, в условиях австралийских,
английских, польских и японских шахт.
2.1. Экспериментальное определение критического размера целиков в условиях
шахты им. Засядько
2.1.1. Характеристика экспериментальных участков
Шахта им. А.Ф. Засядько сдана в эксплуатацию в 1958 году. Проектная мощность
шахты составляла 1200 тыс. т/год, затем 1500 тыс. т/год, а с 1987 года
1800 тыс. т/год. В настоящее время фактическая годовая добыча достигает 3 млн.
тонн, причем средняя глубина ведения горных работ составляет 905 м, а
максимальная 1300 м. Шахта относится к опасным по внезапным выбросам угля,
породы и газа, а также взрывам угольной пыли; метановыделение составляет 56-66
м3/т.с.д. Именно эти обстоятельства делают проблему борьбы с интенсивным
газовыделением особенно актуальной. В течение последних трех лет произошло 2
взрыва метана, которые повлекли за собой большие человеческие жертвы. В обоих
случаях аварии произошли в момент доработки лав обратным ходом на ранее
выработанное пространство разгрузочной лавы. При этом ширина межлавных целиков
изменялась в широких пределах от 70 до 300 м.
Способ подготовки шахтного поля – панельный, система разработки столбовая и
комбинированная. На шахте принят нисходящий порядок отработки панелей с
обратной отработкой столбов на основные уклонные выработки.
Для достижения проектной мощности, шахтой на данный момент разрабатывается
четыре пласта: m3, k8, l1 и l4. Постоянно в работе находятся пять очистных
забоев. Общая длина выработок составляет 107,4 км, из которых вскрывающие и
подготавливающие 100,9 км, а примыкающие к очистным забоям 11,1 км.
Поле шахты им. А.Ф. Засядько расположено в восточной части реки Кальмиус,
Торецкой котловины в зоне ее сочленения с Торецко-Снежнянской синклиналью и
приурочено к крупному тектоническому блоку, ограниченному с запада Ветковской,
с востока Чайкинской флексурами, с юга дизъюктивной системой, включающей в себя
Коксовый и Французский надвиги. Простирание угольной толщи близкое к
субширотному (азимут простирания 85-100°). В районе Ветковской флексуры оно
резко изменяется на северо-восточное (азимут простирания 40-50°).
Угол падения пород на выходах пластов и в районе флексурной складки достигает
30-40° и выполаживается до 5-10° по мере погружения в северном и восточном
направлениях. В общем близкое к моноклинальному залеганию, отложение
незначительно усложнено пологими перегибами, как по простиранию, так и по
падению толщи.
К наиболее крупным разрывным тектоническим нарушениям, расположенным в районе
шахтного поля относятся надвиги: Мушкетовский, Ливенский, Софийский,
Семеновский, Г