Горное давление в длинных очистных забоях

По сравнению с капитальными и подготовительными выработками, очистные забои (лавы) имеют ряд особенностей, среди которых можно выде-лить: непрерывное движение забоя, обуславливающее постоянное изменение поля напряжений вокруг выработки; меньшее время эксплуатации. Общая картина процессов, происходящих в массиве горных пород вокруг очистной выемки, заключается в изменении поля напряжений и, как следствие этого, в деформировании окружающих пород. В результате этого в очистных выработках развиваются процессы обрушения покрывающих пород.

В зависимости от способности отдельных слоев пород кровли к самообрушению, а также от расположения их по отношению к пласту различают ложную, непосредственную и основную кровлю. В терминологическом словаре «Горное дело» даны следующие понятия кровель:

а) Ложная кровля – слой или несколько слоев слабых пород кровли незначительной мощности, залегающих непосредственно над пластом и обрушающихся при выемке полезного ископаемого.

б) Непосредственная кровля (Н.к.) – толща пород, находящихся непосредственно над залежью полезного ископаемого.

Обычно толща пород Н.к. угольных пластов имеет небольшую мощность и легко обрушается вслед за подвиганием очистного забоя.

в) Основная кровля – толща пород, залегающая над непосредственной кровлей и обрушающаяся при выемке полезного ископаемого на значительной площади.

На Старобинском месторождении по результатам изучения геологиче-ского строения и прочностных свойств пород кровли Второго и Третьего калийных пластов, а также характера обрушения кровли при выемке пластов введены следующие понятия непосредственной и основной кровли:

– непосредственная кровля – одна или несколько пачек (слоев) пород мощностью до 10 м, залегающих непосредственно над отрабатываемым пластом, не способных (как правило) образовывать больших зависаний и

обрушающихся при передвижке крепи лав. Шаг ее самопроизвольного обрушения составляет, в основном, 3-5 м;

– основная кровля – одна или несколько пачек (слоев) пород, залегающих над непосредственной кровлей на высоте 10-20 м от кровли пласта и имеющих в своем составе более прочные, чем в непосредственной кровле, пачки (слои) пород. Шаг ее самопроизвольного обрушения в несколько раз больший шага обрушения непосредственной кровли, преимущественно 10-25 м.

Применительно к разработке пластовых месторождений длинными очистными забоями существует множество различных гипотез определения горного давления. Среди них наиболее распространенной является гипотеза консольной плиты (рисунок 7.4).

Рисунок 7.4 – Схема к гипотезе консольной плиты

Эта гипотеза предполагает, что непосредственная и основная кровля над рабочим пространством поддерживаются главным образом за счет связи с неподработанным массивом и как бы представляют собой консоль. Наименьшее давление на крепь наблюдается у основания консоли, т.е. где она опускается незначительно. По мере удаления от забоя и приближения к свободному концу консоли, то есть к границе призабойного пространства, смещение ее увеличивается и давление возрастает.

При очистной выемке кровля периодически самопроизвольно обрушается за механизированной крепью. При этом снижается горное давление на крепь. По мере дальнейшего подвигания забоя длина консоли увеличивается, давление снова возрастает и картина повторяется.

Расстояние, через которое происходит обрушение кровли называется шагом обрушения. На угольных месторождениях при неустойчивой кровле шаг обрушения составляет 1-2м, при устойчивой – увеличивается до 10-20 м.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Агошков, М.И. Разработка рудных и нерудных месторождений: учеб. для техникумов / М.И. Агошков, С.С. Борисов, В.А. Боярский, В.А./ − 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1983. – 424 с.

2 Мельников, Н.В. Горное дело / Н.В. Мельников, Л.Д Воронин, Г.П. Демидюк и [др.]/ – М.: Недра, 1974. – 528 с.

3 Инструкция по применению систем разработки на Старобинском месторождении. – Солигорск-Минск, 2010. – 152 с.

4 Инструкция по охране и креплению горных выработок на Старобинском месторождении. – Солигорск-Минск, 2010. – 124 с.

5 Кащеев, В.Д. Технология разработки угольных месторождений. /В.Д. Кащеев/ – М.:Недра, 1971. − 384 с.

6 Кологривко, А.А. Подземные горные работы: метод. Пособие / А.А. Кологривко/ – Мн.: БГПА, 2006. – 94 с.

7 Петровский, Б.И. Разработка эффективных и безопасных технологий и средств очистной выемки сложноструктурных калийных пластов Старобинского месторождения:Дисс. … докт.техн. наук: 25.00.22, 05.05.06. / Б.И. Петровский / – М., 2003. – 338 с.

8 Подземная разработка пластовых месторождений. Теоретические и методические основы проведения практических занятий: учеб. пособие. / Под ред. Л.А. Пучкова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: МГГУ, 2001. − 487 c.

9 Правила технической безопасности при разработке подземным способом соляных месторождений Республики Беларусь. – Мн.: Изд-во Слуцкая укрупненная типография, 2006. – 162 с.

10 Смычник, А.Ф. Технология и механизация разработки калийных месторождений: учеб. Пособие / А.Ф. Смычник, Б.А. Богатов, С.Ф. Шемет / – Мн.: Юнипак, 2004. – 224 с.

11 Морев, А.Б. Горные машины для калийных рудников. / А.Б. Морев, А.Д. Смычник, Г.В. Казаченко / – Мн.: УП «Интеграл-полиграф», 2009. − 544 с.

12 Егоров, П.В. Основы горного дела: Учебник для вузов / П.В. Егоров, Е.А. Бобер, Ю.Н. Кузнецов / − М.: Изд-во Московского горного университета, 2000. – 408 с.