На главную Написать сообщение Поиск по сайту Новости публикаций Плакаты и знаки по охране труда и БЖД Видео по охране труда и технике безопасности Зарубежные средства индивидуальной защиты Юридическая консультация онлайн
В начало разделаОхрана труда в горно-геологической отрасли → Охрана труда в угольной промышленности

Опережающая отработка защитных пластов

Защитным считается такой пласт (пропласток, слой породы), опережающая разработка которого обеспечивает полную безопасность в отношении внезапных выбросов на защищаемом пласте свиты или частичную разгрузку от горного давления, облегчающую выполнение других способов борьбы с внезапными выбросами регионального или локального характера. Защите подлежат угольные пласты, опасные и угрожаемые по внезапным выбросам угля и газа, пласты (слои) выбросоопасных песчаников, по которым проводятся горные выработки.


Механизм защитного действия заключается в том, что по мере отработки защитного пласта вслед за выемкой угля развиваются деформации упругого восстановления, упругого последействия и обратной ползучести вмещающих пород, сопровождающиеся расслоением (обрушением) пород кровли и приводящие к изменению напряженного состояния горного массива, в том числе находящихся в зоне влияния угольных пластов. Если разработка защитного пласта приведет к такому изменению напряженности находящегося в зоне влияния защищаемого выбросоопасного пласта, которое обеспечит рост газопроницаемости и, как следствие, эффективную дегазацию, выбросы угля и газа будут предотвращены.


Защитные могут быть не только угольные пласты, но и пропластки и породные слои. Если все пласты в свите потенциально выбросоопасные, то в качестве защитного принимается пласт наименее опасный и наиболее перспективный с точки зрения защиты, отрабатываемый как одиночный с применением необходимого комплекса противовыбросных мероприятий.


Отработку защитного пласта необходимо производить без оставления целиков и участков угольного массива в выработанном пространстве. В случае оставления целиков обязательным является нанесение их и зон ПГД от них на планы горных работ[1].


Пласты в свите могут разрабатываться в нисходящем, восходящем и смешанном порядках. Порядок разработки пластов в свите выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить эффективной защитой наибольшее число выбросоопасных и угрожаемых пластов.


Защита пластов в пределах всего этажа (полная защита) обеспечивается надработкой при условии, что защитный пласт отработан на вышележащем горизонте (рис. 21.3, а); двойной защитой (рис. 21.3, б); подработкой при условии, что защитный пласт отрабатывают о опережением на один этаж и более (рис. 21.3, в); восходящим порядком отработки этажей и пластов (рис. 21.3, г). В остальных случаях защита на всю высоту этажа не обеспечивается (рис. 21.3, д, е).


Основные схемы использования защитных пластов

Рисунок 21.3 – Основные схемы использования защитных пластов: А – очистная выработка на защитном пласте; В – выработанное пространство на отработанных горизонтах; С – границы защиты; Г – отметка горизонта; а1 – незащищенный участок; 1, 2, 3, 4 –порядок отработки пластов и этажей


Участки а1, характеризуются повышенной опасностью по внезапным выбросам, в особенности в ситуации, показанной на рис. 21.3, д. На крутых пластах запрещается ведение горных работ в незащищенной части этажа (частичной защиты) по схеме рисунка 21.3, д, кроме следующих случаев: выемку угля производят столбами по падению с помощью щитов агрегатов при полевой подготовке выемочных столбов; лава работает по безмагазинной схеме, запасные выходы на откаточный штрек оборудуют в выработанном пространстве, а выемка угля комбайном производят без присутствия людей в забое; выемку угля производят в пределах защищенной зоны через гезенки, проведенные с полевого откаточного штрека или откаточного штрека нижележащего пласта.


Изменения напряженного состояния горного массива, прослеживаются на более значительное расстояние над защитным пластом, чем под ним. Минимально допустимую мощность hmin междупластья при подработке, с точки зрения технологической возможности последующей разработки опасного по выбросам пласта, определяется по формулам

hmin ≥ Кг m cos α при α < 60o;

hmin ≥ Кг m sin α/2 при α ≥ 60o,


где m - мощность защитного пласта (слоя), м; a - угол падения, град; Кг - коэффициент, учитывающий геологические и горно-технические условия разработки защитного пласта (Кг = 4 при разработке защитного пласта с закладкой выработанного пространства; Кг = 6 при разработке тонких и средней мощности пластов с полным обрушением кровли; Кг = 8 при разработке мощного пласта щитовой системой с обрушением кровли при интенсивном перепуске пород с вышележащего горизонта; Кг = 10 при разработке мощного пласта длинными столбами по простиранию или щитовой системой с обрушением кровли при затрудненном перепуске пород с вышележащего горизонта).


Для построения границ защищенных зон, в соответствии со схемами, показанными на рисунках 21.4 и 21.5, необходимо располагать следующими исходными данными: Н – расстояние от дневной поверхности до нижней отметки очистной выработки защитного пласта, м; h1 и h2 – мощность пород междупластья над и под зщитным пластом; η – содержание песчаников в составе междупластья, %; а и в – размеры выработанного пространства на защитном пласте соответственно по падению и простиранию.


Схема к построению защищенной зоны при отработке защитного пласта столбами по простиранию

Рисунок 21.4 – Схема к построению защищенной зоны при отработке защитного пласта столбами по простиранию: I – сечение вкрест простиранию при а < L1 + L2; II – тоже при а > L1 + L2; III – сечение по простиранию; 1 – защитный пласт; 2 – защищаемый пласт; 3 – направление подвигания очистного забоя защитного пласта; "белый контур" - защищенная зона; "штрихованный контур" - область восстановления опасных нагрузок; - незащищенный участок


Влияние способа управления кровлей учитывается введением понятия эффективной мощности защитного пласта, при полном обрушении


mэф = m, м,

а в случае применения закладки выработанного пространства

mэф = Кз m, м,


где Кз - коэффициент, учитывающий компрессионные свойства закладочного материала (Кз = 0,2 при гидравлической закладке, Кз = 0,3 при других видах закладки).


Для пластов крутого падения принимают Кз = 0,35 - при гидрозакладке, Кз = 0,45 - при других видах закладки, К = 0,7 - при управлении кровлей удержанием на кострах, Кз = 1 - при управлении кровлей полным обрушением или плавным опусканием.


Размеры защищенной зоны в кровлю (над пластом) S1 и в почву (под пластом) S2 определяют по схемам рисунков 21.4 и 21.5.


Схема к построению защищенной зоны при отработке защитного пласта столбами по падению

Рисунок 21.5 – Схема к построению защищенной зоны при отработке защитного пласта столбами по падению: I – сечение по простиранию при в < 2L3; II – тоже при в > 2L3; III – сечение вкрест простиранию; 1 – защитный пласт; 2 – защищаемый пласт; 3 – направление подвигания очистного забоя защитного пласта; "белый контур" - защищенная зона; "штрихованный контур" - область восстановления опасных нагрузок; - незащищенный участок


Расчет производят по формулам


S1 = β1 β2 S1? и S2 = β1 β2 S2?, м,

где значения S1? и S2? берут из таблиц 21.4 и 21.5.

Таблица 21.4 - Значения S1? для различных глубин разработки


Глубина работ Н, м

Значения S1?, м

Наименьший размер а или в выработки в плане, м

50

75

100

125

150

175

200

³250

300

400

500

600

800

1000

1200

70

58

50

45

33

27

24

100

85

75

67

54

41

37

125

112

100

90

73

57

50

148

134

120

109

90

71

63

172

155

142

126

103

88

80

190

170

154

138

117

100

92

205

182

164

146

127

114

104

220

194

174

155

135

122

113

Таблица 21.5 - Значения S2? для различных глубин разработки


Глубина работ Н, м

Значения S2?, м

Наименьший размер а или в выработки в плане, м

50

75

100

125

150

200

³250

300

400

500

600

800

1000

1200

56

40

29

24

21

18

16

67

50

39

34

29

25

23

76

58

49

43

36

32

30

83

66

56

50

41

36

32

87

71

62

55

45

41

37

90

74

66

59

49

44

40

92

76

68

61

50

45

41

Коэффициент β1, учитывающий значение mэф, рассчитывается по формуле


где mo - критическое значение мощности защитного пласта, определяемое по номограмме рисунка 21.6.


Номограмма для определения критической мощности защитного пласта

Рисунок 21.6 – Номограмма для определения критической мощности защитного пласта mо а – наименьший размер (а или в на рисунках 21.4 и 21.5) выработанного пространства выработки (если а>0,3H, то при определении mо принимается а = 0,3 Н, но не более 250 м)


Коэффициент β2, учитывающий процентное содержание песчаников в составе пород междупластья определяется по формуле


Если для лав защитного пласта длиной больше 80 м в результате расчетов получено S2 < 20 м, то следует принимать S2 = 20 м.


Если h1 < S1 при подработке или h2 < S2 при надработке (см. рисунки 21.4 и 21.5), то необходимо завершить построение защищенной зоны со стороны границ выработанного пространства и выделить участки, характеризующие восстановлением опасных нагрузок. Для этого используются углы защиты δi (i = 1, 2, 3, 4) и углы давления φi (i = 1, 2, 3), значения которых в функции от угла падения α приведены таблице 21.6.

Таблица 21.6 - Значения углов защиты и давления для различных углов падения


Угол падения α, град.

Угол защиты, град

Угол давления, град.

δ1

δ2

δ3

δ4

φ1

φ2

φ3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

80

77

73

69

65

70

72

72

73

75

80

83

87

90

90

90

90

90

90

80

75

75

75

77

80

80

80

80

78

75

75

75

75

70

70

70

70

72

75

80

64

62

60

59

58

56

54

54

54

54

64

63

60

59

56

54

52

48

46

43

64

63

61

59

57

55

53

52

50

48


[1] На планах горных работ зоны ПГД выделяют красным цветом.