Технологические особенности перехода очистным забоем геологического нарушения на выбросоопасном угольном пласте

Розглянуто методологія переходу геологічного порушення діз'юнктівного типу на викидонебезпечних вугільних пластах механізованим комплексом. Methodology of transition of disjunctional geological violation on coal layers with hight level of gas emission by the mechanized complex is described....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Геотехническая механика
Дата:2009
Автори: Минеев, С.П., Витушко, О.В.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2009
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33286
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Технологические особенности перехода очистным забоем геологического нарушения на выбросоопасном угольном пласте / С.П. Минеев, О.В. Витушко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 83. — С. 159-169. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33286
record_format dspace
spelling Минеев, С.П.
Витушко, О.В.
2012-05-27T13:50:09Z
2012-05-27T13:50:09Z
2009
Технологические особенности перехода очистным забоем геологического нарушения на выбросоопасном угольном пласте / С.П. Минеев, О.В. Витушко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 83. — С. 159-169. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33286
622.831
Розглянуто методологія переходу геологічного порушення діз'юнктівного типу на викидонебезпечних вугільних пластах механізованим комплексом.
Methodology of transition of disjunctional geological violation on coal layers with hight level of gas emission by the mechanized complex is described.
ru
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
Геотехническая механика
Технологические особенности перехода очистным забоем геологического нарушения на выбросоопасном угольном пласте
Technological features of mining in coal backwall in geological violation on outburst-prone coal layer
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Технологические особенности перехода очистным забоем геологического нарушения на выбросоопасном угольном пласте
spellingShingle Технологические особенности перехода очистным забоем геологического нарушения на выбросоопасном угольном пласте
Минеев, С.П.
Витушко, О.В.
title_short Технологические особенности перехода очистным забоем геологического нарушения на выбросоопасном угольном пласте
title_full Технологические особенности перехода очистным забоем геологического нарушения на выбросоопасном угольном пласте
title_fullStr Технологические особенности перехода очистным забоем геологического нарушения на выбросоопасном угольном пласте
title_full_unstemmed Технологические особенности перехода очистным забоем геологического нарушения на выбросоопасном угольном пласте
title_sort технологические особенности перехода очистным забоем геологического нарушения на выбросоопасном угольном пласте
author Минеев, С.П.
Витушко, О.В.
author_facet Минеев, С.П.
Витушко, О.В.
publishDate 2009
language Russian
container_title Геотехническая механика
publisher Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
format Article
title_alt Technological features of mining in coal backwall in geological violation on outburst-prone coal layer
description Розглянуто методологія переходу геологічного порушення діз'юнктівного типу на викидонебезпечних вугільних пластах механізованим комплексом. Methodology of transition of disjunctional geological violation on coal layers with hight level of gas emission by the mechanized complex is described.
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33286
citation_txt Технологические особенности перехода очистным забоем геологического нарушения на выбросоопасном угольном пласте / С.П. Минеев, О.В. Витушко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 83. — С. 159-169. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT mineevsp tehnologičeskieosobennostiperehodaočistnymzaboemgeologičeskogonarušeniânavybrosoopasnomugolʹnomplaste
AT vituškoov tehnologičeskieosobennostiperehodaočistnymzaboemgeologičeskogonarušeniânavybrosoopasnomugolʹnomplaste
AT mineevsp technologicalfeaturesofminingincoalbackwallingeologicalviolationonoutburstpronecoallayer
AT vituškoov technologicalfeaturesofminingincoalbackwallingeologicalviolationonoutburstpronecoallayer
first_indexed 2025-11-24T11:50:30Z
last_indexed 2025-11-24T11:50:30Z
_version_ 1850846414281637888
fulltext "Геотехническая механика" 159 УДК 622.831 С.П. Минеев, д-р техн. наук, проф., (ИГТМ НАН Украины) О.В. Витушко, канд. техн. наук (ООО «ШАХТОСТРОЙМОНТАЖ») ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕХОДА ОЧИСТНЫМ ЗАБОЕМ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО НАРУШЕНИЯ НА ВЫБРОСООПАСНОМ УГОЛЬНОМ ПЛАСТЕ Розглянуто методологія переходу геологічного порушення діз'юнктівного типу на вики- донебезпечних вугільних пластах механізованим комплексом. TECHNOLOGICAL FEATURES OF MINING IN COAL BACKWALL IN GEOLOGICAL VIOLATION ON OUTBURST-PRONE COAL LAYER Methodology of transition of disjunctional geological violation on coal layers with hight level of gas emission by the mechanized complex is described. К настоящему времени выполнен ряд разработок по безопасному ведению горных работ в зонах геологических нарушений и полостей ГДЯ на выбросо- опасных угольных пластах [1- 7]. В частности разработана методология пере- хода геологического нарушения дизъюнктивного типа механизированным ком- плексом [6, 7]. При этом, методологически в полной мере не рассмотрены все особенности технологии перехода геологического нарушения очистным забоем на выбросоопасных угольных пластах. Поэтому в данной статье авторы рас- смотрели методолого- технологические особенности перехода для повышения эффективности пересечения таких нарушений с выемкой нарушенной части выбросоопасного угольного пласта. Рассматриваемый способ перехода геологического нарушения дизъюнктив- ного типа очистным забоем рекомендуется к использованию при отработке вы- бросоопасных угольных пластов в зонах геологических нарушений [7]. Данный способ разрабатывался на базе ряда известных технических решений при пере- ходе геологических нарушений очистным забоем [6], которые включали в себя крепление пород кровли, контроль состояния массива, заполнение образовав- шихся полостей легко схватывающимися смесями, установление угла наклона и длины трассы, пересекаемой нарушение выработки в присечку вмещающих пласт пород и разворот комплекса в вертикальной плоскости. Причем, пересе- чение нарушения мехкомплексом осуществляется в зависимости от группы на- рушения. Так, к примеру, нарушение первой группы пересекают путем мелко- ступенчатого разворота мехкомплекса в вертикальной плоскости без подрывки вмещающих пород. Однако в этих способах недостаточно четко определены технологические параметры движения мехкомплекса при переходе дизъюнк- тивного нарушения, включающие в себя не только необходимость маневриро- вания комплексом, но и управлением состоянием массива с учетом характери- стик геологического нарушения и вмещающих пласт пород. Сущность предложенного способа перехода геологического нарушения дизъюнктивного типа очистным забоем состоит в следующем. Первоначально 160 Выпуск № 83 геологическая служба шахты измеряет амплитуду геологического нарушения, устанавливает угол наклона и длину трассы, пересекающей нарушение выра- ботки и определяет расстояние от нарушения до начала разворота механизиро- ванного комплекса. После этого пересечение геологического нарушения осу- ществляют с креплением пород кровли, маневрированием мехкомплексом и разворотом его в вертикальной плоскости и плоскости принятой трассы на- клонной выработки до выхода забоя в часть пласта нормального залегания за нарушением, с выполнением контроля за перемещением самого комплекса. Разворот мехкомплекса начинают выполнять на расстоянии от геологического нарушения равном длине предохранительного участка пласта. Перед выполне- нием работ по развороту мехкомплекса определяют мощность пласта, слоев вмещающих пласт слабых неустойчивых пород в зоне нарушения и на этой ос- нове условно относят геологическое нарушение к одной из трех групп. Пере- ходимое геологическое нарушение условно относится к первой группе при: min кр m l h≥ + . (1) Переходимое геологическое нарушение условно относится ко второй группе при: min min> кр кр пор h l m h l m+ ≥ + + . (2) Переходимое геологическое нарушение условно относится к третьей группе при: min< - кр пор m h l m+ , (3) где h - амплитуда геологического нарушения, м; min .кр l - минимальная раздвиж- ность крепи мехкомплекса, м; m - мощность угольного пласта, м; hпор - суммар- ная мощность неустойчивых слабых пород в кровле и почве пласта, м. Методологией способа рекомендовано пересечение нарушения первой группы производить путем мелкоступенчатого разворота мехкомплекса в вер- тикальной плоскости без подрывки вмещающих пласт пород. При второй груп- пе геологическое нарушение пересекают при амплитуде нарушения h < 0,5×m посредством мелкоступенчатого разворота комплекса с присечкой вмещающих боковых пород, а при h > 0,5×m нарушение второй группы пересекают путем разворота мехкомплекса на спуск или подъем за один прием с подрывкой пород кровли или почвы. При пересечении геологического нарушения третьей группы рекомендовано использование взрывных работ с разворотом мехкомплекса на спуск или подъем за один прием. Для повышения безопасности работ при пересечении геологического нару- шения с неустойчивыми вмещающими угольный пласт породами или углями в "Геотехническая механика" 161 нарушении, разрушенными до сыпучего состояния, нарушение пересекают час- тями мехкомплекса, для чего производят передвижку вначале двух крайних секций крепи одной ее части, а затем на них укладывают обаполы и осуществ- ляют всплошную затяжку кровли и заполнение свода. Только после этого пере- мещают все средние секции крепи этой части мехкомплекса под выполненным креплением - при этом верхние пачки угля и слои неустойчивых пород реко- мендовано укрепить, например, анкерами, торцы которых используют для ус- тановки на них обаполов при затяжке кровли в забое. Работы по пересечению нарушения осуществляют на предохранительном участке, состоящем из зоны перекрытия крыльев нарушения и прилегающей к ней предохранительной зо- ны. При мелкоступенчатом развороте мехкомплекса высоту этих ступеней при- нимают равной (0,1- 0,3) м, максимально допустимый угол подъема комплекса принимают не более 12°. По предложенной технологии разворот комплекса на- чинают осуществлять с изменением угла наклона конвейера. Причем, присечку вмещающих пласт пород осуществляют в зависимости от их прочности на од- ноосное сжатие сж σ ≤40 МПа выемочным комбайном, а при прочности сж σ >40 МПа рекомендовано осуществлять буровзрывным методом. Следующим рекомендованным элементом способа является то, что при пе- ресечении нарушения мехкомплексом спуск комплекса с подрывкой пород кровли или подъем с подрывкой пород почвы начинают осуществлять от сме- сителя нарушения. Подъем комплекса с подрывкой пород кровли или спуск с подрывкой пород почвы начинают осуществлять на расстоянии от нарушения начала заложения наклонной пересекаемой выработки, длина которой, как пра- вило, принимается равной отношению произведения амплитуды нарушения и ширины захвата выемки комбайна к высоте принятой ступени спуска или подъ- ема комплекса. Повышение устойчивости пород непосредственной кровли и угольного мас- сива в зоне пересечения геологического нарушения достигается, например, на- гнетанием скрепляющих составов или возведением дополнительной крепи: ан- керной, стоечной или ограждающей. Причем, снижение трудоемкости перехода дизъюнктивных нарушений мехкомплексом, согласно предварительных расче- тов, достигается за счет улучшения состояния системы «крепь - вмещающие породы» путем повышения устойчивости пород непосредственной кровли и угольного массива. Сущность рассматриваемого способа поясняется рисунками 1-5. На рисунке 1 представлена схема участка лавы в зонах пересечения участками мехком- плекса геологического нарушения; на рисунке 2,а,б,в,г приведены рекомендуе- мые технологические схемы перехода геологического нарушения мелкострук- турным спуском или подъемом; на рисунках 3,а-е – приведены принципиаль- ные схемы возможного перехода геологического нарушения мехкомплексом; на рисунке 10.4 приведен поперечный разрез очистного забоя в зоне пересечения геологического нарушения; на рисунке 5 приведена технологическая карта пе- 162 Выпуск № 83 рехода дизъюнктивного нарушения механизированным комплексом. 1 – угольный пласт; 2- крепь; 3 – конвейкр; 4 – выемочный комбайн; 5 – смеситель геологи- ческого нарушения; 6 – анкерное крепление; 7 – обрушенные породы Рис. 1 – Схема участка лавы в зоне пересечения участками мехкомплекса геологического на- рушения а б в г а, б – путем мелкоступенчатого подъема мехкомплекса; в, г – путем мелкоступенчатого спуска мехкомплекса Рис. 2 – Принципиальные схемы порядка возможного перехода геологического нарушения: "Геотехническая механика" 163 а б в г д е Рис. 3 – Технологические схемы перехода геологического нарушения одноцикловым спуском или подъемом 164 Выпуск № 83 а б Рис. 4 – Поперечный разрез очистного забоя в зоне пересечения геологического нарушения при разном угле (а, б) смесителя "Геотехническая механика" 165 Рис. 5 – Технологическая карта перехода дизъюктивного нарушения 166 Выпуск № 83 Рекомендуемый способ выполняется следующим образом. В очистном за- бое, осуществляющем выемку угольного пласта 1 мощностью m с помощью мехкомплекса, представляющего собой, как правило, крепь 2, конвейер 3 и вы- емочный механизм 4 (комбайн), необходимо пересечь геологическое наруше- ние дизъюнктивного типа, имеющее смеситель 5 определенного размера. Под- крепление очистного забоя перед пересечением нарушения со смесителем 5 осуществляется с помощью анкерного крепления 6. За мехкомплексом породы находятся в обрушенном состоянии 7. По мере подвигания очистного забоя по пласту непрерывно прогнозируется встреча забоя с зоной геологического на- рушения, например, типа надвига с амплитудой h. Для обеспечения безопасности работ при переходе лавой зоны геологиче- ского нарушения рекомендациями предусмотрено разработать специальный проект, в котором должно быть рассмотрено следующее: Паспорт крепления лавы с усилением крепи; усиление кровли опережающим креплением анкерами со сплошной затяжкой кровли над секциями, а также расчет изменения угла пе- ремещения комплекса в вертикальной плоскости. Как правило, перед перехо- дом забоем геологического нарушения и после его осуществления необходимо произвести ревизию мехкомплекса с обязательным ремонтом и заменой всех гидростоек, потерявших герметичность, а также всех деформированных узлов и элементов крепи. Первоначально, перед переходом геологического нарушения, уточняется его характер, для чего бурятся разведочные скважины из очистного забоя. По по- лученной информации геологическое нарушение условно относят к одной из трех групп согласно расчета, произведенного по формулам (1, 2, 3). Переход геологических нарушений первой группы производится путем мел- коступенчатого разворота мехкомплекса без подрывки боковых пород. Переход нарушенных участков второй группы с амплитудой, менее половины мощности угольного пласта, производится путем мелкоступенчатого разворота мехком- плекса на спуск или подъем с подрывкой слабых боковых пород, например ис- полнительным органом комбайна. На рисунке 2 представлены такие же техно- логические схемы перехода геологических нарушений путем мелкоступенчато- го перехода, при этом на рисунках 2,а и 2,б приведена технологическая схема перехода геологического нарушения мелкоступенчатым подъемом. На рисунке 2,в и 2,г приведена технологическая схема перехода геологического нарушения путем мелкоступенчатого спуска. Геологические нарушения с амплитудой, большей половины мощности угольного пласта, переходят путем разворота мехкомплекса на спуск или подъ- ем за один прием. Технологическая схема перехода такого геологического на- рушения приведена на рисунке 3. Переход этим технологическим методом так- же осуществляют, когда нарушение появилось по какой-либо причине внезапно и уже сложно осуществить постоянный выход на смещенную часть пласта. Переход геологического нарушения третьей группы осуществляется с при- менением буровзрывных работ путем разворота мехкомплекса на спуск или подъем за один прием. "Геотехническая механика" 167 При пересечении геологического нарушения, расположенного под большим углом или перпендикулярно забою, переход такого нарушения осуществляют по частям, для чего мехкомплекс разделяют на несколько частей, переходят на- рушение отдельно каждой частью, а затем эти части после перехода нарушения соединяют в целое, причем при неустойчивых вмещающих породах или сыпу- чем угле в каждой части комплекса вначале осуществляют перемещение двух крайних секций каждой из частей комплекса, после чего в них укладывают оба- полы (распилы), осуществляют всплошную затяжку кровли, а затем перемеща- ют оставшиеся секции этой части мехкомплекса под выполненным креплением. Все работы по пересечению нарушения осуществляют на предохранительном опасном участке, равном: lп.о. = lп.к. + lп.з., (4) где lп.к. - зона перекрытия крыльев нарушения, м; lп.з. - предохранительная зона, м. Обычно предохранительно опасный участке lп.з. бывает длиной до 10-15 м. При переходе геологического нарушения путем мелкоступенчатого разворо- та мехкомплекса высота этих ступеней в кровле при крепях в комплексе под- держивающего типа принимается равной 0,1-0,15 м, а оградительно- поддерживающего типа 0,3 м. Высота таких ступеней в почве определяется ре- гулируемостью исполнительного органа комбайна относительно нижней плос- кости конвейера. При выполнении способа с подъемом комплекса, подъем с подрывкой кровли пласта начинают с опережением lопр. от нарушения, а подъем с подрывкой почвы начинают от самого геологического нарушения. Спуск же комплекса на смещенную часть пласта с подрывкой кровли начи- нают от нарушения, а спуск комплекса с подрывкой почвы начинают с опере- жением lпор.. При этом опережение lопр. определяется по следующей зависимо- сти: lопр. = r×h/hcт., (5) где r - ширина захвата выемочного комбайна, м; hст. - высота ступени, м. Для большей наглядности применения предложенных рекомендаций приве- дем пример конкретного перехода геологического нарушения. Технологией предусмотрено: перед переходом забоем лавы опасной зоны lп.о. произвести уп- рочнение пород кровли (см. рис. 4). Опасная зона lп.о. состоит из, как правило, 10-15-метрового участка зоны перекрытия крыльев нарушения hп.к. и приблизи- тельно 10-метровой зоны lп.з., прилегающей к ней. Шпуры для установки анке- ров 6 бурятся по центру перекрытия секции под небольшим углом 3-5o с верх- него кутка у забоя и, примерно, 15o к горизонтальной плоскости. В шпуры ус- танавливают анкера длиной, как правило, до 3 м. Над анкерами у забоя уклады- вают 3-метровые обаполы и концы анкеров подхватываются козырьками пере- крытий. При наличии легкообразующихся пород кровли, производят ее затяж- ку. При подходе забоем лавы к смесителю 5 на расстояние lп.к.≈ 8,0 м в забое 168 Выпуск № 83 начинают работы по изменению угла наклона конвейера с использованием гид- росистемы крепи. Отрезками гибкой связи (цепи) поднимают забойную сторону (борт) рештачного става и под ребра жесткости рештаков подкладывают, на- пример, обрезки деревянных обаполов. Угол подъема комплекса α∠ должен быть, как правило, в пределах 10o и не более 12o. Лава условно разбивается последовательно на ряд участков mp; pn, mn, ко- торые по мере пересечения нарушения перемещаются по длине лавы (см. рис. 1). Так, перед мехкомплексом производят деление лавы участками lпересеч. дли- ной 8-10 м. После этого комбайн и конвейер останавливают. Обирают в забое нависающие куски в кровле. Подготавливают конвейер к передвижке, затем пе- редвигают став конвейера под забой с отставанием от комбайна не более 8 м. Над перекрытием производят сплошную затяжку из обаполов длиной 3 м. При этом, если над секциями образовался свод обрушения, то при передвижке сек- ций производят подкрепление сначала в 2-х крайних на длину обапола - в них укладывают обаполы, затем над обаполами заполняется свод. Обычно до 0,8 м выкладываются клети из леса, выше 0,8 м – оборудуют деревянный накатник, на который укладываются мешки, например с отходами лесоматериалов. Затем средние секции задвигают и поджимают к кровле. После этого производится сплошная затяжка кровли деревом. Технологическая схема перехода разработана таким образом, чтобы факти- ческая траектория перехода геологического нарушения соответствовала рас- четной и позволяла вносить необходимые корректировки в движение механи- зированного комплекса при отклонении его от расчетной траектории. Такая технологическая схема представлена в виде карты на рисунке 5. Для реализа- ции разработанной технологической схемы перехода нарушения, на вентиляци- онном и конвейерном штреках, через 1-2 м устанавливают пакеты с указанием мощности присекаемых вмещающих пород и рекомендуемой раздвижности ме- ханизированной крепи. Кроме этого, на вентиляционном и конвейерном штре- ках и на выемочном комбайне вывешивают образцы технологической карты для оперативного контроля и правильного ведения очистных работ в зоне на- рушения. Технологическая схема перехода дизъюнктивного нарушения с изменяю- щейся по длине линии очистного забоя амплитудой представлена на рисунке 5. Линиями АА и ВВ обозначено начало и окончание присечки вмещающих по- род, линией ОО ось нарушения, а линией АА' расположение очистного забоя. Линии 0,3; 0,6; 0,9 обозначают толщину присекаемой породы почвы или кров- ли. Линиями ЕЕ и ЖЖ ограничена ожидаемая зона куполообразования (опасная зона). Если очистной забой продвинулся от исходного положения на 2 м, то на вентиляционном штреке толщина присечки пород кровли должна быть 0,03 м, возле 72-й секции 0,3 м, секция же с 36 по 44-ю входят в зону куполообразова- ния, где должны быть приняты меры по упрочнению неустойчивой кровли и уменьшению вынимаемой мощности пласта по минимально возможной. Если фактическое положение отличается от расчетного, то производят корректиров- ку при выемке последующих полос угля и передвижение механизированного "Геотехническая механика" 169 комплекса. Данный способ защищен патентом [7]. Таким образом, рассмотренная в статье технологическая схема может эф- фективно использоваться при отработке выбросоопасных угольных пластов ме- ханизированными комплексами в зонах геологических нарушений. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. СОУ 10.1.00174088.011-2005 Правила ведения горных работ на пластах, склонных к газодинамическим явлениям. – Киев: Минуглепром Украины, 2005. – 225 с. 2. Патент РФ № 2042814 МКИ Е 21С 41/18. Способ перехода полостей газодинамических явлений / С.П. Минеев, А.А. Рубинский, А.Г. Исютин, А.Г.Удовика, В.А.Стаценко. – Заявл. 16.01.921, Опубл. 27.08.95.- Бюл. 24.- 8 с. 3. А.С. № 1634786 МКИ Е21 С 41/18. Способ перехода полостей газодинамических явлений / В.Н. Потураев, Л.А. Вайнштейн, В.В. Стыка, А.М. Ковтун, Н.Г. Санько, С.П. Минеев, А.А. Рубинский.– Заявл. 20.03.89, Опубл. 15.03.91.- Бюл. 10.- 6 с. 4. Патент РФ № 2069749 МКИ Е 21С 41/18. Способ разработки крутого напряженного газодинамически ак- тивного пласта / С.П. Минеев. – Заявл. 24.07.91, Опубл. 27.11.96.- Бюл. 33.- 10 с. 5. А.С. № 1621615 МКИ Е21 F 5/00, СССР. Способ ликвидации последствий газодинамических явлений / В.Н. Потураев, С.П. Минеев, А.И. Волошин, О.П. Мирончак, А.М. Ковтун, Л.Ф. Горягин, А.Г. Исютин. –Опубл. 24.03.88.- 6 с. 6. Киржнер Ф.М. Оптимизация технологии выемки нарушенных угольных пластов.- Новосибирск: Наука, 1989.- 118 c. 7. Патент России № 2067173 Способ перехода геологического нарушения дизъюнктивного типа очистным забоем / С.П.Минеев. - Заявл. 26.12.91г - Бюл. №27. - 8 с.