Управление горным давлением в очистных и подготовительных выработках

Под управлением горным давлением понимают мероприятия по регулированию проявлений горного давления в выработках для обеспечения их геометрических размеров.

Без крепи обычно эксплуатируются капитальные, подготовительные и очистные выработки, проводимые по каменной соли, а также те, которые используются в течение непродолжительного времени и в которых деформации благодаря оставленным целикам не превышают допустимых размеров.

При невозможности обеспечить устойчивость выработок и безопасность работающих путем оборки в выработках и очистных забоях применяют крепь или(и) способы охраны

Под охраной горной выработки понимают совокупность мероприятий, направленных на повышение устойчивости выработки путем более полного использования прочности и несущей способности вмещающих пород и на снижение концентраций напряжений в породах вокруг нее, а также на ликвидацию неблагоприятных проявлений горного давления.

Для охраны горных выработок в условиях Старобинского месторождения используют следующие способы управления горным давлением:

- использование естественных горно–геологических и несущих способностей вмещающих пород;

- разгрузка массива горных пород, окружающего выработку.

На Старобинском месторождении калийных солей разгрузка массива горных пород вокруг капитальных и подготовительных выработок осуществляется двумя способами:

1) способ охраны компенсационными щелями (полостями);

2) способ охраны разгружающими выработками.

Теперь перейдем к рассмотрению вопроса об обрушении вме­щающих пород. По сравнению с капитальными и подготовитель­ными, очистные выработки имеют ряд особенностей, среди которых можно выделить: непрерывное движение забоя, обуславливающее постоянное изменение поля напряжений вокруг выработки; мень­шее время эксплуатации. Общая картина процессов, происходящих в массиве горных пород вокруг очистной выработки, заключается в изменении поля напряжений и. как следствие этого, в деформиро­вании окружающих пород. В первую очередь на контуре вырабо­танного пространства и в окружающем кровли, на которые ложится основная кровля. Гипоте­за предполагает, что непосредственная массиве пород происходят упругие смещения. Вслед за упругими смещениями пород кровли и стенок развиваются неупругие деформации и происходят локаль­ные разрушения. Этому способствует развитие в окружающем мас­сиве зон концентрации как сжимающих, так и растягивающих на­пряжений.

В процессе деформирования вовлекаются большие объ­емы пород, а вследствие > того неоднородность низких порядков, по поверхностям которых массив наиболее ослаблен. В результате это­го в очистных выработках развиваются процессы обрушения по­крывающих пород.

В зависимости от способности отдельных слоев породы кровли (почвы) к самообрушению (пучению), а также от расположения их по отношению к пласту различают ложную, непосредственную и основную кровлю, а также непосредственную и основную почву.

В условиях очистных работ наиболее распространенная гипотеза определения горного давления является гипотеза консольной плиты. Горное давление делят на первичное и вторичное. Первичное связано с породами непосредственной кровли и действуют на крепь в пределах рабочего пространства очистных забоев, вторичное соз­дается основной кровлей и передастся за пределы обнажения на по­родный массив, или закладку, или на обрушенные породы непо­средственной кровля над рабочим пространством поддерживается главным образом за счет связи с неподработанным массивом и как бы представляет собой консоль. Наименьшее давление на крепь наблюдается у основания консоли, где она опускается незначительно. По мере удаления от забоя и приближения к свободному концу консоли смещение се увеличива­ется, давление возрастает.

При очистной выемке кровлю периодически обрушают, передви­гая механизированную крепь, чтобы сохранить консоль и тем са­мым снизить горное давление. По мере дальнейшего подвигания забоя давление снова возрастает и картина повторяется.

Расстояние, через которое происходит обрушение кровли назы­вают шагом обрушения. При неустойчивой кровле шаг обрушения составляет 1–2м, при устойчивой — до 10м.

Для предотвращения значительных деформаций и обрушений пород, обеспечения безопасности труда и создания нормальных ус­ловий для осуществления очистных работ в лавах осуществляют комплекс технических мероприятий по управлению кровлей. Наиболее распространенными являются способы управление кровлей полной или частичным обрушением, а также полной или частичной закладкой выработанного пространства.

Технология управления кровлей способом обрушения порол за­ключается в обрушении (посадке) непосредственной кровли за пре­делами призабойного пространства. 11 осадка производится перио­дически через расстояния, равные iiinr–у самопроизвольного обру­шения непосредственной кровли. При использовании механизированной крепи посадки кровли происходит обычно после каждой передвижки крепи.

Область применения данного способа ограничивается разрыхляемостью непосредственной кровли и ее мощностъю.

Управление кровлей полной закладкой предусматривает запол­нение выработанного пространства закладочным материалом, кото­рый доставляется с поверхности или же готовится в подземных ус­ловиях. Закладочный материал, заполнивший выработанное про­странство, образует закладочный массив.