Про затвердження Інструкції з забезпечення стійкості дільничних виробок для повторного використання на вугільних шахтах

На третьому етапі кріплення необхідно враховувати додатковий фактор, як правило, відсутній на попередніх етапах - інтенсивне здимання підошви виробки.

Комплекс охоронних заходів на третьому етапі вирішує наступні завдання:

забезпечення керованого обвалення порід покрівлі в відпрацьованому просторі;

зменшення асиметрії навантажень на рамно-анкерне кріплення;

збереження необхідного для вентиляції лави поперечного перерізу виробки повторного використання;

ізолювання виробки від виробленого простору лави для запобігання витоку свіжого струменю повітря і притоку газу у виробку.

Базовим елементом комплексу засобів є охоронна смуга, що зводиться між підошвою та покрівлею вугільного пласта вздовж виробки на межі відпрацьованого простору.

Охоронна смуга має відповідати наступним вимогам:

мати раціональну жорсткість, з точок зору стійкості покрівлі і підошви виробки, що охороняється;

розміщуватись на раціональній відстані від контуру виробки, що охороняється, з точок зору стійкості її покрівлі і підошви;

забезпечувати рівномірний розподіл навантаження по всій площі горизонтального перерізу смуги;

будуватись з мінімальним відставанням від очисного вибою;

мати мінімальний технологічний зазор між смугою і породами покрівлі;

виконання технологічних операцій при зведенні смуги має бути безпечним для персоналу шахти.

Вибір типу охоронної смуги здійснюють з комплексним врахуванням гірничо-геологічних умов, технологічних можливостей підприємства та економічних чинників.

Типи охоронної смуги в залежності від гірничо-геологічних умов експлуатації виробки наведено в таблиці 10 з урахуванням таблиці 5.

див. зображення

див. зображення

Поперечний переріз виробки повторного використання з накатною смугою із лісоматеріалів представлено на малюнку 10.

див. зображення

Ширина a накатної смуги має становити 0,8 від потужності пласта, але не менше 1 м.

Для попередження руйнування підошви вугільного пласта на сполученні виробки з лавою та його видавлювання у виробку нижній шар накатної смуги формують з лісоматеріалу, вкладеного на підошву паралельно лінії очисного вибою.

Накатна смуга має бути суцільною для рівномірного розподілу навантажень в її об'ємі.

Для забезпечення безпеки робіт на сполученні "штрек-лава" покрівлю пласта суцільно затягують дерев'яним брусом чи дошками.

Для забезпечення обрізання завислих породних консолей у відпрацьованому просторі перекриття покрівлі необхідно обрізати в проміжку між крайніми секціями механізованого кріплення.

Відстань від смуги до рамного кріплення має не перевищувати 0,3 м.

Відставання зведеної накатної смуги від очисного вибою не повинно перевищувати 3,5 м.

Швидкотвердіючі мінеральні суміші для зведення литих або пакетованих смуг мають відповідати наступним вимогам:

компоненти суміші повинні бути нетоксичні і негорючі;

допускати приготування розчину з використанням шахтної води;

міцність матеріалу на одноосьовий стиск повинна становити через добу - не менше 7 МПа, через 7 діб - не менше 15 МПа, через 28 діб - не менше 30 МПа;

для литих смуг суміші додатково повинні забезпечувати початкову низьку в'язкість розчину для створення можливості його подачі насосними агрегатами від місця приготування до ділянки зведення смуги.

Вказаним вимогам відповідає ряд сумішей вітчизняного виробництва, основні характеристики яких наведено в таблиці 11.

Практичний досвід показав переваги гідромеханічного способу зведення литої смуги. В даному варіанті суміш готують на певній відстані від очисного вибою і з допомогою насосного агрегату качають до місця зведення смуги. Вказана відстань може досягати до 150 м.

Деякі характеристики поширених типів розчиномішалок, придатних після заміни електрообладнання на вибухобезпечний варіант для приготування розчину в шахтних умовах, наведено у таблиці 12.

Технічні характеристики насосних установок для подачі розчину до місця зведення смуги наведено у таблиці 13.

Ширину литої або пакетованої смуги вибирають в залежності від стійкості основної покрівлі вугільного пласта:

для легкообвалюваної покрівлі - 0,7 від потужності пласта;

для середньообвалюваної - 1,0 від потужності пласта;

для важкообвалюваної - 1,2 від потужності пласта.

Мінімальна ширина смуги має становити 1,0 м.

Відстань від контуру виробки в проходці до смуги слід приймати рівною висоті нижнього підривання при міцності порід підошви на стиск менше 40 МПа і 0,6 висоти нижнього підривання при більшій міцності порід. Допускається зменшувати цю відстань при зміцненні боку виробки у підошві анкерами, хімічними способами тощо. Якщо ширина простору між виробкою і смугою більше 1 м, слід застосовувати додаткові заходи по його кріпленню.

Максимальне відставання смуги від кріплення очисного вибою не повинне перевищувати 3 м. При стійких породах покрівлі допускається відставання до 6 м.

Опір комбінованої охоронної системи на час тверднення матеріалу смуги забезпечується застосуванням одного чи декількох рядів органного кріплення та тимчасовим встановленням гідравлічних стояків.

Литу смугу виконують окремими поперечними секціями. Довжина секції a1 дорівнює прийнятій ширині смуги, а ширина a2 складає від 0,8 до 1,0 м. Для вказаних розмірів у заводських умовах під замовлення готують гнучкі ємності, які закріплюють всередині комірок, утворених органкою. В ємності по трубопроводу насосним агрегатом закачують суміш.

Смуга не може бути вилита до верхньої позначки покрівлі. Тому технологічний зазор між смугою і покрівлею закладають лісоматеріалом хвойних порід товщиною 40 мм. Дошки, як правило, розташовують уздовж осі виробки.

Технологічну схему зведення литої смуги наведено на малюнках 11, 12.

див. зображення

див. зображення

Поперечний переріз виробки з варіантом зведення литої смуги для середніх умов експлуатації представлено на малюнку 13.

див. зображення

При важких умовах експлуатації застосовуються наступні додаткові заходи по підсиленню кріплення при зведенні литої смуги:

установка подвійного ряду органного кріплення у відпрацьованому просторі на відстані 0,5 - 0,8 м від литої смуги;

установка двох рядів дерев'яних ремонтин, симетрично розміщених відносно осі виробки.

Поперечний переріз виробки повторного використання з литою смугою при важких умовах експлуатації представлено на малюнку 14.

див. зображення

див. зображення

див. зображення

Поперечний переріз виробки з пакетованою смугою для середніх умов експлуатації представлено на малюнку 17.

див. зображення

При роботі у важких умовах і важкообвалюваній покрівлі або високих темпах посування очисного вибою з боку відпрацьованого простору встановлюють подвійне чи навіть потрійне органне кріплення.

При важких умовах роботи необхідна установка додаткового ряду дерев'яних ремонтин у виробці після проходу лави.

Попередня підготовка для зведення пакетованої смуги включає установку двох рядів органного кріплення, відстань між якими рівна ширині майбутньої смуги.

див. зображення

Між рядами органки вкладають шари пакетів з сухою сумішшю до контакту з покрівлею вугільного пласта. При укладці кожний з пакетів проколюють з двох кінців і вводять 4 л води.

Для нагнітання води в пакет використовують портативний голчастий ін'єктор діаметром 10 мм, що обладнаний краном та шлангом для подачі води.

Для перекриття зазорів почергово змінюють орієнтацію пакетів в суміжних шарах. Для перекриття зазорів і підвищення зчеплення між пакетами їх орієнтацію в суміжних шарах почергово змінюють.

Пакети виконані подвійними: внутрішній шар - вологостійкий з поліетилену, а зовнішній шар - міцний з поліпропілену. Пакети містять по 20 кг суміші і для щільного прилягання один до одного заповнені на 70 - 80 % від об'єму.

Спорудження пакетованої смуги виконується у міру посування очисного вибою на один-два цикли, з дотриманням вимоги мінімального відставання смуги від лінії вибою лави.

1. Найкращим варіантом експлуатації виробок для повторного використання є їх безремонтне підтримання після завершення третього етапу кріплення і до закінчення терміну експлуатації.

2. Забезпечення безремонтного підтримання є практично можливим лише в виробках з легкими умовами експлуатації. Для підтримання прийнятного стану виробок в середніх та важких умовах експлуатації необхідне виконання ремонтних робіт.

3. Основним видом ремонту в виробках повторного використання є підривання підошви.

4. Об'єми підривання визначаються багатьма факторами, основними з яких є фізико-механічні властивості порід підошви.

5. Правильний розрахунок елементів комбінованої охоронної системи та дотримання технології кріплення дозволяють мінімізувати об'єм та кількість циклів підривання:

не більше одного для легких та середніх умов;

не більше двох для важких умов.

6. Загальна схема виконання підривання підошви в виробках для їх повторного використання наведена на малюнку 19.

7. При необхідності виконання одного підривання, його необхідно здійснити найближчим часом після проходу лави на ділянці сполучення "штрек-лава" (зона 2). Це дозволяє при невеликих бокових деформаціях контуру відновити проектний переріз виробки, якісно встановити попередньо знятий стояк рамного кріплення та забезпечити безпечні умови.

8. У випадку значного здимання підошви виконують ремонти в зоні 1 і в зоні 2.

Висота h та довжина l багатофункціональної машин DHL-800 визначається конкретним типом швидкозмінного гідравлічного інструмента.

9. Для механізації виконання підривання використовують спеціалізовану техніку. Відомості про деякі породопідривні машини, що одночасно можуть здійснювати завантаження на конвеєр, наведено в таблиці 14.

див. зображення

1. При визначенні умови безпечного ведення гірничих робіт у вугільній шахті, в тому числі і виробках, призначених для їх повторного використання, потрібно застосовувати вимоги нормативно-правових актів з охорони праці.

2. При виконанні робіт в зонах геологічних порушень, загрозливих по можливому прориву води, а також на ділянках, що є небезпечними по раптовим викидам вугілля та газу, приймаються додаткові заходи безпеки, які передбачені законодавством України.

3. Лита, пакетована та комбінована смуга із паралельних ділянок пакетованої і накатної смуг (таблиця 5) є ізолюючими. Тому у випадку їх зведення у вентиляційній виробці при зворотноструменевій схемі провітрювання та прямоструменевій з підсвіженням і без підсвіження при примиканні вихідного струменя повітря в межах виїмкової дільниці до виробленого простору лави відбувається виділення метану з виробленого простору в лаву. Для запобігання утворенню підвищених концентрацій метану на сполученні лави з вентиляційною виробкою, на прилеглій до лави ділянці вентиляційної виробки довжиною 20 - 40 м повинні влаштовуватися спеціальні вікна шириною 1,5 - 2,0 м з інтервалом 10 м. Вікна огороджують дерев'яними стійками і перекривають брусом.

4. У міру просування очисного вибою і збільшення кількості вікон в них здійснюють контроль концентрації метану в метано-повітряній суміші. У разі відсутності аномального росту дебіту метану вікна, що віддаляються від вибою лави, закладають. Одночасно в роботі повинно бути не менше двох вікон.

5. При метановиділенні з виробленого простору більше 4 м-3/хв і при сипучих, легкообвалюваних породах покрівлі відстань між вікнами для конкретних гірничо-геологічних умов може уточнюватися в процесі експлуатації. Також при метановиділенні з виробленого простору більше 3 м-3/хв застосовується примусове газовідсмоктування з виробленого простору лави через спеціальні відростки труб, встановлені у вікнах.

Додаткові дані:

спосіб проведення гірничої виробки - комбайновий;

підривання порід - верхнє;

тип рамного кріплення - рама КШПУ перерізом 15,0 м-2 із спецпрофілю СВП-27;

погашення виробки - після проходу другої лави;

умови експлуатації - середні;

покрівля пласта - легкообвалювана.

Значення емпіричного коефіцієнта визначається згідно з таблицею 6 цієї Інструкції - величина параметра a для різних варіантів підтримання дільничної виробки на етапі експлуатації.

Розрахунок коефіцієнтів впливу породних шарів на визначення міцності порід по мірі їх віддалення від середини виробки ведуть згідно з виразом (1). Результати розрахунку наведено в таблиці 3.

Середньозважену міцність порід покрівлі та підошви визначають згідно з виразом (2), а середню - згідно з виразом (3). Результати підрахунку представлено в таблиці 4.

Визначають коефіцієнти, що характеризують умови експлуатації згідно з таблицею 5.

Визначають вертикальні зміщення виробки згідно з таблицею 6.

Розраховують висоту склепіння hск при підтриманні виробки за першою лавою з згідно з виразом (15). Вона становить 9,88 м.

Усереднена об'ємна вага (Н/м-3) масиву підроблених порід приймається рівним 26 кН/м-3.

Навантаження P1 на погонний метр виробки обчислюють за виразом (17). Його значення дорівнює 1044 кН/м.

Розраховують крок s установки рамного кріплення згідно з виразом (18) з врахуванням того, що гранична несуча здатність рами КШПУ-15,0 із спецпрофілю СВП-27 становить 478 кН/м. Розрахунковий крок становить 0,41 м. Для рами КШПУ-15,0 із спецпрофілю СВП-33 несуча здатність становить 643 кН/м, розрахунковий крок становить 0,55 м.

Для збільшення кроку встановлення рамного кріплення необхідно застосування анкерного кріплення. Попередньо вибрано використання металополімерного анкера довжиною 2,4 м та діаметром 22 мм з експериментально визначеною несучою здатністю 250 кН. Щільність установки анкерів приймаємо - 1,5 анк/м-2.

Користуючись графіком цієї Інструкції (малюнок 4), визначають числове значення коефіцієнта зміцнення - Кз = 2,6. Аналогічно з використанням графіка (малюнок 5), визначають коефіцієнт впливу довжини анкера - Кд = 1,0. Знаходимо, згідно з виразом (20), еквівалентне значення міцності для шарів порід, які закріплені анкерами. В даному випадку скоригованими будуть два перші шари порід покрівлі.

Результати підрахунку скоригованої середньозваженої міцності порід покрівлі та середньої міцності порід навколо виробки представлено в таблиці 8.

За формулою (4) визначають новий коефіцієнт стійкості для кожного етапу експлуатації виробки.

Повторюють повний цикл розрахунків для визначення деформацій, замінивши відповідні параметри міцності на їх нові значення. Результати розрахунку представлено в таблиці 9.