РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАЗРАБОТКЕ МОЩНЫХ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПРОКОПЬЕВСКО-КИСЕЛЕВСКОГО РАЙОНА КУЗБАССА

ЫжластврсшБС угольно! оремышлеавосгв СССР Ордена Левана всесоюзное орошллвннАС объединение "Куабассуголь"

Всесоюзны! ваучно-еоследеsateльоаа! а ироеегно-новотруигорсккй угольный iBOfBfyt (КуаНИУИ)

ГРШЙЦЩ)

I данный ая*анер

ЬПС "Нуабаосугод^**

Технический дй in^cp

РЬКОиЬНДАЦИИ ПО РАЗРАБОТКИ ШЫШ УГ ОЛЬНЫ! ПЛАСТОВ ШЮКОПЬКЬСКО-КИСВЛдЬСКОГО РАЙОНА КУЗБАССА

Прокопьевен 1383

3. ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ.

ЗАЛЕГАЩИХ В слсаных Г0РНО-ГБ0Л01ИЧНСКИХ УСЛОВИЯХ

3*1. Общие введения о тектонической нарушенное?! угольных плаотои

В Прокооьввско-Киселевоком районе Кузбасоа сосредоточено 27 рабочих аластов. Мощность их колеблется от 0,7 до 20 м, а в замках складок достигает 60 м. Около 80% оосгавляют мощные □ласты, в тем числе 42# - мощностью более 6 м. Наиболее мопшшя пластами являются U Внутренний (3,5-11,1 м). Горелый (4,5-13,4 м) и Модный (5,4-19,8 м), на которые прнхбдатся 37£ всех эапаоов района. Запасы в крутых пластах составляют более 87>.

Боковые породы сложены пеочаниками, алевролитами и аргиллитами.

Основные тектонические структуры представлены серией крупных линейно вытянутых брахисиладой о ирутьвди углами падения крыльев и большим количеством разрывных нарушений. Основной формой складчатой структуры района явдяютоя синклинали (пригырганокая, нулевые 1,П,Ш, 1У,У,У1) с разделяющими их антиклиналями. Антиклинальны е складки сопровождаются в основном крупными тектоническими разрывами.

Крылья складок имеют угол падения 60-70°, местами Э0-4& . Нередко на крыльях основных складок встречаются изгибы пласта и небольшие дополнительные складки. Оси брахжеинклиналей погружаются под углом 10-25° на северо-запад в Прокопьевском месторождения и на юго-восток - в Киселевском. Из всего объема теряемых вапасов в Кузбассе на этот район приходится более 50$.

На шахтах района встречаются почти все виды геологических нарушений.

На ряде шахтных полей пласты залегают на расстоянии I—10 м друг от друга, что значительно усложняет их подготовку и разработку В подсвитах весьма сближенные пласты залегают отдельной группами, состоящими из чередующихся между собой тонких и мощных пластов.

Наличие перемятого угля, сближенных пластов, антиклинальных и синклинальных складок в значительной степени осложняет выемку в снижает безопасность ведения очистных работ. Раньше отработка нарушенных участков пластов производилась преимущественно длинней столбами по простиранию со стоечной крепью, либо нарушенные

участка списывались.

За последнее время достигнуты некоторые успехи но отработке таках участков: на пластах средне! модности накоплен опыт прохождения нарушенных участков комплексами КЦК, агрегатами АК-З; на модных крутонаклонных и крутых пластах более радаонально используется щитовая система и комбинированная система разработки с гибким металлическим перекрытием и т.д.

3.2. Разработка нарушенных участков пластов буровзрывным способом без крепления призабоияого пространства

Разработка нарушенных участков пластов мощноотьс 5,5-10 ы с углом падения 40-90° буровзрывньи* способом мощет производиться подэтахндои штреками бее крепления призабойного пространства в соответствии с инструкцией по безопасному применению нетиповых систем разработки в сложных горно-гвологичасних условиях Кузнецкого бассейна, разработанной КуэНИУИ. Эту систему разработки рекомендуется применять в зонах нарушений о амплитудой смещения более 2 м, а также при диагональном расположении нарушении.

Параметры системы разработки применяются всходя из конкретных горно-геологических условий с учетом устойчивости угля и вмещающих боковых пород. Выооту подэтажа рекомендуется принимать не более 40 м,расстояние между подэгажыдев втрвками-4-o м. Шаг посадки кровли устанавливается опытиш путем в зависимости от устойчивости боковых пород и обычно составляет 6-12 ы. Ширина посадочных целиков угля принимается 2-3 м.

Подготовка пластов модностью до 6 м к выемке производится прохождением откаточного в вентиляционного штреков у почвы пласта на длину выемочного поля. На пластах угля, склонных к самовозгоранию, выемочные поля разделяются на выемочные блоки длиной I ОСЫ 60 м о оставлением между ними да лик о в угля шириной 6-6 и.

Подготовку к выемке самовозгорающихся пластов мощностью более 6 и рекомендуется осуществлять по полевой схеме о разделением выемочного поля бдоковши квершлагами аа изолированные выемочные блоки длиной 100-150 м с проведением долевых откаточного и вентиляционного штреков в породах почвы пласта на расстоянии 10-18 м.

Отработка подэтажей в втаже производится в ниоюдздам порядке

с опережением верхним нижнего на менее чем на 16 ы. Очистные работы в этаже начинаются с проведения разрезной щели ва полную мощность

пдаота. При неустойчивой кровле допуонаетоя оотавлевде пачка угля мощи сотке до I м. 0_Тбойка угля производятся буровзрывяда способом: при слабой кровле - лентами аз подэтахвых штреков, при устойчивой - блововде обрушением, /правление кровлей - обрушением путем взрывания зарядов ВЬ, расположенных в наклонных окважинах, пробуренвых из подзтажных штреков.

Так, например, системой разработки ШО на шахте "Краснокаыев-ская" п/о ^,,Пpoкoдьeвcнyгoль^,, отработав плаот Двойной мощностью 4,2-5 м о углом падения 24-60°. Выемочный учаотон длиной по простиранию пласта 400 м был осложнен рядом крупных дизъюнктивных нарушений с амплитудой взброса до 28 м. В кровле плаота залегал аргиллит, в п^чве - прослоек углистого аргиллита мощностью 0,2 м, далее аргиллит мощностью 0,4 ы. Основная почва пласта -пеочаник.

Выемка угля начиналась с проведения разрезной щели у границы посадочного целика угля. Для зтой цела буровзрывным способом по сквадине в нисходящем порядке из подэтажных штреков вынималась лента угля шириной 1,5 м, затем производилась выемка угля лентам! шириной I м, для чего из подэтадных штреков веерообразно в одной плоскости бурились скважины. Взрывание осуществлялось сериями в направлении от вентиляционного к откаточному горивовту.

Управление кровлей производилось самoneрепуск ом пород с верхнего горизонта о частичным самообрушением боковых пород. Перед обрушением кровли в подэтажных штреках выкладывались деревянные костры.

При давной технологии отработки нарушенного участка пласта были получены следующие технико-экономические показатели:

На шахте им.Вахрушева в Кузбассе с применением системы раз-работм подэгажных штреков было отработано тектонически сильно нарушенное западное крыло, пласта Мощного (рис.3.1).который на выемочном участке имел мощность 0,5-8,5 м, угол падения 50-85 . Плаот в нижнем подэтаже состоял из двух сближенных угольных пачек. Коэффициент крепости угля 0,8-1. В местах нарушений уголь был сильно перемят, имел склонность к высыпанию, в пласте встречались

диязовидяыв включения колчедана а минерализованного пеочаявда мощвоогью 0,2-0,4 м. Вепоорэдотвеяная кровля пласте моцноотью 1,6 к олохвяа твино-оерьн ало в роли том о коэфдяшентсм крепоота 6, оововяая - кредким пеочаяиком о коэффициентом врепооги 8-10.Ведо-ородсгввияая почва плаота одежена олабоусгойчпвьв* аргиллитом о коэффициентом крепости 3-4,

Длина выемочного участка по проотираяяс пласта равнялась 340 м, по падению - 110-120 м.

Пласт на нарушенных учаотнах отрабатыьадоя путем буревая в взрывалая пшуров гз оодэтаявых штреков без присутствия людей в очистном забое, Выемка угля производилась лентами шириной 1-1,5 м по падонию пласта.

Перед началом очистных работ на границе о целиком угля проходилась разрезная печь: овачада буросбоечной малиной ЕГД-2 по восставав пласта бурилась окважана диаметром 500 мм, которая затем разбуривалась до диаметра 850 мм.

После а о двиган ил забоя на 10-15 м производилась посадка кровли с ом о обручением о частачвш перепуском обрушенных пород о вышележащего горизонта,

В случае неполного заполнения выработанного пространства Обручевыми породами осуществлялось принудательнов обрушение кровли путем бурения шпуров в кровлю в межгоризонтный цедив угля о вентиляционного штрека с последующим одновременным их взрыванием. Для возобновления очистных работ на расстояние 2-4 м от выработанного проотраяотва овова проводалаоь разрезная печь бурением и разбуриванием скважины, в цикл работы повторялся.

На выемку угля каждую смену выходили двое горнорабочих очистного вабоя и мастер-взрывник. На бурение в разбуривание скважин выходили бурмашиииот и его домоцвик, на обслуживание механизмов -дежурный электрослесарь, на погрузку угля - насыпщик-откатчик.

Кроме того, ва ремонт горных выработок в отдельные смены выходили два крепильщика.

При указанной организации труда добыча угля в месяц составила

8-10,5 тыс.т, производительность труда на одвого рабочего по участку 9-14 т, себестоимость I т добычи - 3,43-5,37 руб.

При устойчивых боковых породах выемка угля производится блоками.

Ь эток случае все шпуры, заряженные ашюнитоы Шн-сО, ыевду посадочными целиками угля вэрываютоя за один прием.

Учитывая массовое разрушение угольного массива при блоковой ныеыке угля объем компенсационного пространства, создаваемого за

счег проведения подетажяых игреков и равревных печей, должев составлять около 30# объема разрыхляемого маосива.

3.3. Разработке пластов горизонтальней слоями

Рекомендуемые нвж* опыта о-технологические схемы отработка мощных пластов горизонтальней сдоями предусматривают йодную выеыву угля в целях исключения воеможноота возникновения эндогенных пожаров.

Отработка горизонтальных сдоев производигоя в нисходяиеи порядив о полна* обрушением вмещающих пород на иокуоственную кровлю из металлической сетки.

Твхводогнчвоиую схему (рис.3.2) рекомендуется применять на выемочных учаотнах плаотвв мощностью по горизонтали свыше 25 м при отсутствии апофиз в кровле и почве. Слоевой штрек проходится только у почвы пласта, а у кровли плаота для проветривания очистного забоя и для запасного выхода прокладывается металлическая труба диаметром 600 мм. По мере подвагавия очистного вабоя трубы в вышележащем слое демонтируются и укладываются на почве вынимаемого слоя. 6 одном блоке может отрабатываться одновременно несколько горизонтальных слоев о опережением60 и.

В благоприятных горно-геологических условиях выемка угля в забое .может производиться о применением механизированных комплексов (рис.3*2,б), в менее благоприятных * о метелличеовой индивидуальной крепью (рао.3.2,в) о иопольеованиеы очиотных комбайнов или буровзрывного способа. Уголь вдоль лавы транспортируется скреб-иовьыи конвейерами.

В качестве межолоевого перекрытия может использоваться металлическая сетка о ячейками 60x50 мм из проволоки дааывтроы 5 мм. Временное сопротивление сеткж на разрыв составляет IbO кН/м .Монтаж перекрытия производится у потолочины горизонтального елся путем развертывания рулонов сетки параллельно очистному забою. Сетка в рулонах имеет длину Ь-8 м и ширину 1,2 м.

Полотна сетчатого перекрытия соединяются между собой синтетическим шнуром диаметром 6 мм по схеме, приведенной на рис.3.3. Временное сопротивление шнура на разрыв 3800 И.

Полотна сеток соединяются узлами на расстоянии 10-15 см друг от друга.

При мощности пластов 10-26 м выемка угля в забое производится

гас. 3.2. Схема подгстоядв в orpaflotxa манго сто псы го jb-зов талая ым* cccju: а - схема ■сврвгая; 0 - ни на засол с ’*вхаввавро»аявда хомпхалсом, i - го и, с жреслелвеи пр*забойного

пространства на талы чес явив столавт

Рас. 3*3. Схема совдоеввд оодотав вз села

no схеме (рас.3.4,а). Эта технологическая схема предусматривав* проведение одного одоевого штрека у почвы плаота. Крепление призабойного пространства осуществлявтон индивидуальной мегалличпоиой крепьс (рис,3.4,б), а выемка угля в эабое - очистными яоыбайвами иди буровзрывные способом.

Выемка угля в зоне апофиз независимо от их расположения оо стороны кровли или почвы плаота может прожвводвтьоя камерами по проотираяию с деревянной стоечной крепью (рис.3*6,а,б). Для транспортирования угля из камер в этом случае могут использоваться малогабаритные скребковые конвейеры. Межсдоеаш перекрытием служит деревянный наогил.

3.4. Разработка мощных пластов о применением гибкого металлического перекрытая конструкции КузНИУИ

Комбинированная система разработки о гибким металлическим перекрытием позволяет более эффективно разрабатывать мощные пласты р различных сложных горно-геологических уоловиях (оброем, взбросы, антиклаяальнае я оинклянальвые складки, пласты о переменной мощностью ж углом падения и т.д.), а также участки плао-тов, опасных по прорыву глины.

Сущность комбинированной системы разработки заключается в том, что вначале у нровлж пласта лавами по проотиранию со стоечной крепью вынимается монтажный слой мощноотью 1,2-Х,5 м, на почве которого мовтируетоя гибкое перекрытие, состоящее ив металлических полос площадью овчения 60x3,2; 45x3,6; 40x4 мм (ГОСТ 6009-57), укладываемых впереплет как по падению, так ■ по простиранию Пласта, и металлической плетеной или аанциряой оетки, монтируемой сверху металлических лент в 2-2,5 слоя. Сетка имеет диаметр проволоки 2-2,5 мм и размер ячейки 20x20 мм.

После обрушения кровли монтажного сдоя под защитой гибкого перекрытия бее крепления прив&бойвого пространства, как правило, буровзрыввы* способом отрабатываема пачк< угля со стороны почвы пласта.

Комбинированную систему раеработки о гибким металлическим перекрытием применяют для отработиж пластов мощностью 4,5-5 м я более о углами падения от 36 до 65° в сл^вдующих основных вариантах отработки пласта под гибким перекрытием [i] :

- подэтажами по простиранию на плаотах мощностью от 4,5 до

Vmc. 3.4. Схема вмемта горвэовтаяьвлю слоям* пластсэ ыоавоство ID-25 м

УДК 622,273.031.4 (371.17)

Рвкомендащм по ралработке модных угольных пластов Прокопьевоко-Киовлввоиого района Кузбаооа. - Прокопьевск,

1933. - ЮТ с.

3 работе рассмотрены вопросы более совершенной технологии отработки пластов о углами падения свыше 35°, в том числе с применением твердеющих сносей. Рассмотрены основные системы разработки и способы выемки угля в шроном диапазоне угольных пластов по мощности.

даны рекомендации по дальнейшему соверменствованию технологии выемки у.ля и средств механивацин.

Рекомевдаф!* составили кандидаты техн.наук Н.С.Арсенов,

А.И.Петров и д.т.н., проф. А.П.Широков.

(с' Всесоюзный научно-исследовательски*. и проектно-конструкторский угольный институт (КузНИУИ), 1983 г.

Шв

Ршс. 3.5. Схема аысмнв втерамв алофме. располсаоэпых со стсрскн кровл ахаем: а - схема вывмжа втер в гориэоьгндьном слое; 0 - втора, эахрешмлная деревдявой стоочноА вреоью

I, ВВЕДЕНИЙ

ХХУХ съезд КПСС поставил перед угольной промышленностью важные задача по дальнейшему увеличению добыча угля в улучшению техвико-зкономических показателей работы шахт.

Широкое внедрение комплексных средств механизации выемки угля на пяаогах пологого падения и анкерной крепи, которой в Кузбассе ежегодно крепитоя около 400 тыс.м подготовительных выработок, позволило резко сократить расход крепежного леса.

Так, по Кузнецкому бассейну расход леса на 1000 т добыча по сравнению о 1961 г. онваен с 60,8 до 17,6 м⁹, а по Аенанск-Кузнецкому месторолдению, где наиболее широки внедрены комплексные средотва механизация, - о 47,4 до 8,3 м^э.

Но на пластах с углами падения овыше 35° производительность очистных забоев и труда рабочих растет медлевкее. Это объясняется, о одной стороны, недостаточны* объемом внедрения комплексных средств ыеханиэадан, а с другой - ограниченным объемом их внедрения из-за сложных горно-геологических уоловий.

Созданные за последнее время комплексные средства механизации дтя работы ва крутом падении (2КГД, КГУ, АЩ - конструкции ДонУШ) для тонких пластов, (КПК - конструкции КузКИУИ и АК-3 -конструкции Гипроуглемаоа и КузНИУИ) для пластов средней мощности только начали внедряться и не оказали существенного влияния на повышение производительности труда в целом по шахте и району.

Расширение области применения по углу падения комплексов Md-81, МЙ-37ДН, МК, 0КП-70 позволило в ряде случаев существенно повысить нагрузку на забой»

Так, ва шахте "Киселевская" о/о"Пронопьевовуголь" при отработке пластов с углом падения 35-45°ор«дявоуточная нагрузка ва комплекс ЮЯ-81 возросла ва 1975-1979 гг. до 587 т.

идним аз важьых факторов повышения производительности и безопасности труда при отработке крутых аластов в сложных горногеологических условиях может явиться широкое внедрение безлюдной выемки, ь том числе с отбойкой угля гидравлическим способом о использованием струй воды высокого давления.

При совершенствовании технологии выемки угля с полвой закладкой выработанного пространства ваъяым направлением является разработка и внедрение технологии вьвмкв угля с применением твердеющей закладки, создание искуоствонной кровли при отработке мощных крутых пластов горизонтальными и накловвыми слоями сверху вниз.

Заслуживает более широкого внедрения анкерная креоь в подготовительных выработках,а также монтажных камерах при монтаже механизированных комплексов, сопряжений лав со штреками, для удержания межгориэонтных целиков угля и т.д.

Б настоящее время анкерная крепь широко внедрена в Куэнецком бассейне, где ею ежегодно крепится ЬО% общего обьема выработок в отране, закрепленных анкерами, а эффективность от ее внедрения составила уже более 70 млн.руб,

2. КРЕПЛЕНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЕ ВЫРАБОТОК

пд: разработке пластов в слоеных гюгао-пюлогичьсш условиях

Выработка основного направления наиболее целесообразно крепить металлической рамной или комбинированной крепью в сочетании с анкерной. Для повышения весущей способности рамной металлической крэпп следует использовать эамки 3«К конструкции КузНИУИ, состоящие их двух долускоб с фигурными планками и двух продольных прижимных планок.

Для крепленая породных горизонтальных выработок следует шире применять вабрызг-бетон в сочетании с анкерной нрепью (рис.2.1).

В этом случав по сравневвю с монолитна* бетоном трудоемкость возведения крепи снижается в 1,7-2,3 pasa.

Горизонтальные подготовительные выработки, пройденные по угольному массиву следует крепить анкерами с использованием двух полу-додхвотов из швеллера Л 1C или 12. Выработки в этом случае должны иметь арочную форму, а пслуподхваты в районе свода выработки соединяться анкером,который одновременно пропускается через два отверстия сопряженных полуподхватов.

Восстающие круглой или арочной формы следует крепить деревянными анкерами с металлической сеткой (рис. 2.2,а,д;, а горизонтальные на пластах модностью до 2 м крепить анкерами с использованием гибких подхватов к металлической сетки или стеклоткани (рис.2,2, б,в,г,6,ж,з)• Выработки, как правило, следует проходить без подрывки боковых пород, а гибкие подхвата располагают со стороны вдуютой-

Pic -2.L Реи омов дуемые варааятм к ре оде ям аырабетох. прв*деявкх со породе, иаорыаг-свгонсм в сочетании с аняерно! нресьс

рве. 2Л. Р**ш»евдувмме аарплятм х ре ел ля восстав»* «вввриов нреоьв: а,д - ходоамг сече, ерввдемме соогввт.тявлис аыОуравакяям в оуровэрыаями есосоОлв в аахресвенвые двреяямамс шке.ли с метадячееков сеткой; о.ь.г.е.в.а - те ве.гораасатадьакх мрИИЦ с вегааьвенпм металлческвх поле е сетвв

адвых пород. Там, где восстающие подвергаются гначвтельному горному давлению, рекомендуется применять гюбивговую креаь из угле-пласта, которая имеет преимущества по сравнению с деревянной:

-    обладает высокой несущей споообвостью до 1400 кН/ы .

-    увеличивает производительность труда рабвчих в 8-3 раза, при возведевии с передвижного полка опускво способом с помощью установки /ВТ - в 4-5 раз;

-    требует для доставки в 3-4 раза меньше транспорта ва едав и тог же объем крепления;

-    исключает разборку крепи при ведении очистных работ, что повышает производительность труда по добыче угля на 6-956;

-    значительно сокращает количество случае i вабучивания выработок, что снижает ежемесячные потери рабочего времени в очистных забоях на 6-9Я.

Для крепления углеопуокных печей, проходимых в устойчивом угольном масоиве, могут использоваться деревянные анкеры из натуральной или пресоовеиной древесины о опорном плиткой увеличенных размеров (рис.8.3,а) [I] , а для крепления углеспускных бункеров - анкерная крепь о составными подхватами (рис.2.3,б) [2j .Анвер (рис.2.3,а) состоит из деревянного стержня I, имеющего на одном конце клинощелевой замок 2, а на другом - посаженную с натягом металлическую втулку 3, к которой приварена опорная плитка 4. Диаметр стержня принимается на 3-4 мм большим, чем внутренний диаметр втулки, что обеспечивает при запрессовке втулки на стержень при высота се 103-150 ям прочность закрепления 15-20 кН.

Крепь для крепления углеопускных бункеров обстоит на двух полуподхватов I, двух боковых полуподхватов 8 и анкеров 3. Головные I в боковые 8 полупедхваты выполнены о отверстидал 4 вод анкеры з (рис.2.3,6). При этом с боковых сторов в каждом освоввом полуаодхвате отверстия под анкеры располагаются на небольшом расстоянии. Боковые подхваты 2 крепятся к оововно наложением одного на другой и скреплением их анкерами 3. Основные полуподхваты I устанавливаются в кровле выработки на всю ее пирену и отгибаются ва боровые стенки, на роторых сочленяются о боковой пояуподгватам*.

Для крепления сопряжений ходовых печей I, закрепленных деревянной анкерами 2 с металлической оеткой 3, о горивоятальной выработкой сбойкой 4, закрепленной деревянной рамной крепью 5, рекомендуется использовать гибкие металлические подхваты Ь, прикрепляемые к горнему массиву анкерами 7, огибая углы сопрягаемых выработок (рис.2.4) 13] . Горные породы под металлическими подхватами 6

всплсшяус перетягиваются металлической сеткой 3 или деревянной

эчтяжкэич.

/

Pic. 2.3. Конструкция анкерной крепи для кроплешгя выработок, пройденных в устойчивом угольном массиве: а - угасспускных печей; 0 - угдеспусккых бункеров

Рас.2.4. Окема крепленая восстшыдой о горизовталььк^ с исполь80ваВ1вм г»бк*ж металлических подхватов (а), конотрукдая гмбкого подхвата (б)