Актуальность темы

    В связи с постоянным углублением горных работ (на данном этапе горные работы достигают глубины превышающие 1200 метров ), на шахтах Донбасса, возникает проблема поддержания выработок, а в условиях нынешнего экономического положения в государстве, горные предприятия не в состоянии позволить себе применять достаточно эффективные способы охраны подземных горных выработок, а следовательно вынуждены оставлять охранные целики.
    Норма на оставления полезного ископаемого в целиках не должна превышать 10 - 15% от общего запаса полезного ископаемого, а в действительности, потери значительно превышают установленные нормы.
    Исходя из выше изложенного, можно сделать вывод об актуальности, выбранной темы.

Цель работы

    Разработка технологической системы разработки в заданных условиях, с максимальным изъятием полезного ископаемого, и с наиболее минимальными затратами на охрану и поддержание горных выработок.

Описание работы

1 ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЯ И АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ОХРАНЫ И ПОДДЕРЖАНИЯ ВЫРАБОТОК

1.1 Особенности горно-геологический условий охраны и поддержания выработок

    ХАРАКТЕРИСТИКА УГОЛЬНОГО ПЛАСТА
    Марка угля А - антрацит. Строение пласта сложное. Мощность пласта на выемочном участке лавы №12 западная составит, м: полезная 1.23-1.48; вынимаемая 1.36-1.64.
    "Ложная" кровля - сланец глинистый 0.04-0.15. Верхняя угольная пачка 0.78-0.94. Прослой сланец глинистый 0.07-0.14. Нижняя угольная пачка 0.42-0.51.
    Вынимаемая мощность пласта величиной 1.51-1.64 м прослежена в средней части выемочного поля на длине до 60 м по простиранию и до 20 м по падению пласта. До и после вышеуказанного участка выемочного поля мощность пласта прогнозируется в интервале 1.35-1.50 м.
    Уголь обеих пачек имеет стеклянный блеск, хрупкий трещиноватый, средней крепости с включениями пирита и кварца в виде линз по слоистости мощностью 0,03-0,08 м при длине 0.4-1.0 м. Отмечены частые внутрипластовые подвижки, образующие смещения амплитудой 0.10-0.15 м в результате чего образуются ступени, как по почве, так и кровле пласта.
    Коэффициент крепости по Протодьяконову - 2.
    На отрабатываемом участке прослеживаются русловые размывы верхней угольной пачки до 0.3-0.5 м, ранее вскрытые подготовительными выработками. Ширина размывов 1.0-5.0 м. В зоне размывов породы кровли неустойчивые (Б2) трещиноватые, склонны к обрушению на высоту 1.2-1.7 м. Так же возможна встреча геологических нарушений которые не были прослежены при проведении подготовительных выработок.
    Породный прослой - сланец глинистый, темного цвета, средней крепости, трещиноватый. Коэффициент крепости по Протодьяконову - 3.

    УГЛЕВМЕЩАЮЩИЕ ПОРОДЫ
    Непосредственная кровля - представлена сланцем песчаным мощностью 3.4- 5.9м темно-серого цвета; пологоволнистый, слоистый, тонкозернистый, слюдистый, средней устойчивости Б), с отдельными выходами неустойчивых пород кровли Б2.
    Предел прочности на сжатие сланца песчаного составляет 811 кг/см². Коэффициент крепости по Протодьяконову - 8.
    На выемочном участке лавы повсеместно распространена "ложная " кровля представленная сланцем глинистым мощностью 0,04-0,15 м среднее по выемочному полю составляет 0,08 м. Сланец глинистый трещиноватый, весьма неустойчивый (Б1) - обрушается вслед за выемкой угля.
    По мере подвигания лавы №12 западная в западном направлении на удалении 420 м низом лавы , 500 м верхом лавы произойдет смена литологических разностей пород непосредственной кровли, сланца песчаного на песчаник мощностью 8.2- 12.3 м тёмно-серого цвета, среднезернистый, слоистость по всему интервалу, слоистость косая с частыми включениями конкреций. Предел прочности на сжатие песчаника - 1389 кг/см². Коэффициент крепости по Протодьяконову - 14. Песчаник устойчивый Б5. В зоне смены литологических разностей возможно обрушение пород кровли на высоту до 1.5 м.
    Основная кровля - песчаник мощностью 3.0 м - серого цвета, крепкий, труднообрушаемый (А3). Предел прочности на сжатие песчаника 1209 кг/см². Коэффициент крепости по Протодъяконову - 12.
    Непосредственная почва - сланец песчаный мощностью 1.4-4.0 м, темно- серого цвета, тонкозернистый, слюдистый, по наслоению отпечатки растительного детрита, на контакте с угольным пластом комковатой текстуры "кучерявчик" мощностью 0.6м, ниже сланец грубослоистый. Предел прочности на сжатие сланца песчаного составляет 831 кг/см² . Коэффициент крепости по Протодьяконову - 8. Устойчивость пород почвы - П3.
    Всё вышеуказанное позволило отнести углевмещающие породы на выемочном участке лавы №12 западная в соответствии с классификацией к категории A3(Б1) (Б4+Б2) П3 т.е. труднообрушаемый массив А3 со среднеустойчивыми породами нижнего слоя (Б4) и выходами зон неустойчивой кровли (Б2) в местах геологических нарушений и устойчивыми породами почвы (Пз). "Ложная" кровля (Б1) не будет взаимодействовать с крепью.

    ТЕКТОНИКА, ГИДРОГЕОЛОГИЯ
    Залегание угольного пласта на выемочном участке слабоволнистое, падение южное 2-6°.Встреча тектонических нарушений на выемочном участке лавой не ожидается.
    Обводнение лавы ожидается после первичной посадки основной кровли дебитом до 5.0 м³/ч с последующим дренированием 2-3 м³/ч.
    По данным химических анализов вода обладает средней сульфатной агрессией к бетонам повышенной плотности, сильно агрессивна к стальным конструкциям.
    Лавой будут пересекаться опасные зоны по прорыву воды.

    АЭРОЛОГИЯ, ВЫБРОСООПАСНОСТЬ, ТЕМПЕРАТУРА
    Метан в горных выработках шахты им. М В. Фрунзе и соседних шахт при производстве газовых съемок не обнаружен.
    Разработка угольного пласта сопровождается выделением углекислоты. Относительная углекислотообильность по пласту h8 составляет - 2.38 м³/т.с.д. Абсолютная газообильность - 0.61 м³/мин. Угольный пласт не опасен по выбросам пыли и газа, не склонен к самовозгоранию. Температура горных пород составляет 28.4°С.

    1.2 Анализ горнотехнической ситуации при отработке запасов на данном пласте
    Система разработки на пласте h₈ - комбинированная с преобладанием признаков сплошной и столбовой. Не четные лавы отрабатываются обратным ходом и проветриваются по прямоточной схеме проветривания с подсвежением исходящей струи на выходе из лавы. Четные лавы работают по сплошной системе разработки с прямоточным проветриванием и с подсвежением на выходе из участка. Конвейерный штрек повторно используется, являясь вентиляционным для следующей лавы. Система разработки представлена на рисунке 1.1.
    Длина лавы составляет 275 м. Подвигание очистного забоя за месяц составляет 81 м.

Рисунок 1.1 - Система разработки

    12-й западный конвейерный штрек закреплен металлической арочной податливой крепью АП-11,2 сечением в свету до осадки Sсв=11,2 м². Плотность установки рам составляет 2 рамы/м. В местах сопряжения выработки с лавой, она крепиться рамной крепью сопряжения: брус длиной 3,0 м, S=10x15 см, две стойки и рамы через 0.5 м.
    Охрана штрека осуществляется трёхрядной органной крепью по 18 стоек диаметром 14-18 см на 1 метр и одним рядом накатных костров из деревянных шпал или круглого леса.
    Способ охраны подготовительных выработок, применяемый на шахте, представлен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Охрана выработки трёх рядной органной крепью и рядом накатных костров.

    Данная система разработки является достаточно эффективной, поскольку при данной длине лавы достигается оптимальная скорость ведения очистных работ, также обеспечивается достаточное проветривание очистного забоя, доставка материалов и откатка добытого угля, но имеет один значительный недостаток, заключающийся в большом расходе лесных материалов на поддержание выработок и большого срока службы выработок.
    Принимаем к рассмотрению комбинированную систему разработки на базе столбовой с возвратноточной схемой проветривания для снижения сроков службы выработок и уменьшения объёмов работ по их охране. Система разработки представлена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Комбинированная система разработки на базе столбовой.

    При выборе месторасположения выработки следует учитывать влияние горных работ и целиков (краевых частей) соседних пластов. Поскольку данный пласт является одиночным, то он не будет подвергаться воздействию горных работ проводимых на соседнем пласте.
    Выбирая место расположения выработки относительно пласта учитываем, что в непосредственной кровле залегает слабый слой песчано - глинистого сланца, то есть следует располагать выработку так, чтобы слабый слой залегал в её боках.
    Выработка проводиться с помощью БВР.
    Поскольку во вмещающих породах присутствуют слабые сланцы, то применяется металлическая арочная податливая крепь.
    Обоснование величины поперечного сечения выработки не производим, поскольку шахта неопасна ни по газовому, ни по пылевому факторам.
    Поперечное сечение выработки принимаем соответственно шахтным условиям S=11,2 м².
    Принимаем охрану выработки литыми полосами из быстро твердеющих материалов при комбинированной системе разработки на базе столбовой (Рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Охрана выработки литыми полосами из быстро твердеющих материалов.

    Сравнительные расчетов показывают, что принятый способ охраны экономически приемлемее чем применяемый на шахте.

---