2.2.3Технологические схемы использования защитных пластов

О сновные технологические схемы использования защитных пластов представлены на рис. 13 .61.

Рисунок 13.61 – Технологические схемы использования защитных пластов

Цифры в кружках – порядок отработки пластов (этажей)

Из приведенных на рисунке схем следует, что полная защита опасного по выбросам пласта в пределах всего этажа обеспечивается:

• надработкой, если защитный пласт отработан и на вышележащем горизонте (а);

• двойной защитой (б), когда защитный пласт, расположенный в кровле, не отработан на вышележащем горизонте;

• подработкой при опережающей выемке защитного пласта на один и более этажей (в);

• восходящим порядком отработки этажей и пластов (г).

В остальных случаях (схемы д и е) полная защита опасного пласта по всей высоте этажа не обеспечивается. Участки этажа длиной а₁ являются незащищенными и характеризуются повышенной выбросоопасностью. На них необходимо применять мероприятия по предупреждению внезапных выбросов угля и газа.

На крутых пластах ведение горных работ в условиях частичной защиты выбросоопасного пласта по схеме д запрещается.

Разработка защитных пластов должна производиться без оставления целиков в выработанном пространстве размером более 0,1l_оп. В исключительных случаях в связи с производственной необходимостью с разрешения технического директора объединения допускается оставление целиков. В таких случаях необходимо построить зоны опорного давления на опасном пласте и применять в них противовыбросные мероприятия как в особо опасных зонах.

На защитных пластах следует применять способы управления кровлей полным обрушением или плавным опусканием. Допускается управление кровлей полной или частичной закладкой при условии, если рассчитанная эффективная мощность защитного пласта m_эф окажется достаточной для защиты в данных условиях.

При надработке защитными пластами мощностью 0,5 м и менее не допускается оставление в выработанном пространстве отбитой горной массы за исключением случаев, когда h₂<0,7S₂.

Проведение разрезных, углеспускных и вентиляционных печей на опасных пластах следует производить в защищенной зоне после развития горных работ на защитном пласте.

Минимальные параметры надработки и подработки, при которых допускается начало работ по проведению разрезной печи на опасном пласте, показаны на рис. 13 .62.

Рисунок 13.62 –Заложение разрезной печи на защищаемом пласте 1 – граница барьерного (охранного) целика; 2 – разрезная печь

В этом случае при проведении печи необходимо производить прогноз выбросоопасности пласта.

Участок опасного пласта между разрезной печью 2 и границей барьерного (охранного) целика 1 следует отрабатывать очистным забоем с прогнозом выбросоопасности или с применением способов предотвращения внезапных выбросов угля и газа.

2.3.Системы разработки и технология ведения очистных работ на выбросоопасных пластах

Разработку незащищенных выбросоопасных пластов необходимо производить столбовыми системами разработки (рис. 13 .63, а), поскольку при этом очистные и подготовительные работы разделены во времени и пространстве, что повышает безопасность работ. Например, в случае возникновения выброса в штреке продукты выброса не попадают в очистной забой, и рабочие в нем не подвергаются опасности.

Рисунок 13.63 – Предпочтительные системы разработки для выбросоопасных пластов:

а – столбовая; б – комбинированная столбовой со сплошной с прямоточным проветриванием и подсвежением исходящей струи; в – сплошная со средним вентиляционным штреком; г – комбинированная парными штреками

1 – защищенная от выбросов зона пласта

С другой стороны, вокруг заранее пройденных выемочных выработок происходит дегазация пласта, что исключает выбросы на концевых участках лав. Кроме того, при наличии заранее пройденных выработок имеется возможность проводить региональные мероприятия по борьбе с выбросами, например, путем проведения скважин для дегазации пласта и последующего длительного увлажнения.

Целесообразно также применение комбинированной системы разработки столбовой со сплошной с прямоточным проветриванием (рис. 13 .63, б), при которой свежий воздух в лаву поступает по двум выработкам, обеспечивая устойчивое проветривание забоя. В случае возникновения выброса имеется возможность выхода рабочих из участка по свежей струе одной из выработок.

Из-за сравнительно низких темпов проведения выемочных выработок на выбросоопасных пластах, а также по горно-геологическим условиям применение столбовых систем разработки не всегда возможно. В таких случаях допускается применение сплошной системы разработки. Предпочтительной ее разновидностью для данных условий является лава-этаж со средним вентиляционным штреком (рис. 13 .63, в). Поступление свежей струи воздуха по двум выработкам обеспечивает обособленное проветривание обеих частей лавы (верхней и нижней) и возможность совмещать работы по выемке угля в одной части лавы с выполнением противовыбросных мероприятий в другой.

Также допустимо применение системы разработки парными штреками (рис. 13 .63, г). Если при отработке нечетных ярусов по сплошной системе имеют место внезапные выбросы угля и газа, то при отработке четных ярусов по столбовой выбросы, как показала практика, не происходят. Это объясняется происходящей дегазацией пласта вблизи выемочных штреков и значительным отжимом угля в призабойной зоне, обусловленным передачей на пласт больших опорных нагрузок, вызванных отработкой нечетных ярусов. Вследствие отжима угля происходит естественная дегазация пласта и защита от выбросов в призабойной зоне. С этой точки зрения можно полагать, что на больших глубинах выбросы в самых длинных очистных забоях происходить не будут.

Подготовительные выработки с углами наклона более 10° должны проводиться в направлении сверху вниз. Допускается проведение их снизу вверх комбайнами и с дистанционным управлением со свежей струи воздуха без постоянного присутствия людей в выработке.

Полевые выработки должны проводиться на расстоянии не менее 5 м от выбросоопасных пластов, считая по нормали.

Транспортные выемочные выработки на крутых и крутонаклонных пластах при сплошной системе разработки должны опережать очистной забой (считая от первого уступа лавы или сопряжения лавы со штреком) не менее чем на 100 м, а просеки — не менее чем на 20 м.

На пологих и наклонных пластах допускается проведение транспортного штрека по углю одним забоем с лавой или с опережением не менее 100 м.

Выемка угля в очистных забоях пологих и наклонных выбросоопасных пластов должна, как правило, производиться стругами или узкозахватными комбайнами, как обеспечивающие выемку в разгруженной и дегазированной призабойной зоне пласта, формирование которой в основном завершается в течение трех часов после выемки. На этом основании выемка угля узкозахватными комбайнами должна производиться по односторонней схеме.

Существенное влияние на безопасность выемки угля оказывает скорость подачи комбайна. С увеличением скорости подачи возрастает сейсмоакустическая активность пласта, свидетельствующая о возрастании выбросоопасной ситуации в забое. Так проведенными на шахте «Изваринская» ПО «Гуковуголь» исследованиями установлено, что для пласта i₂ безопасная скорость подачи комбайна составляла 0,7 м/мин. При увеличении ее до 1 м/мин и более в лаве начинали происходить внезапные выбросы угля и газа. Понятно, что для каждого пласта максимально допустимая скорость подачи комбайна может быть различной, что требует проведения соответствующих исследований.

Выемку на крутых выбросоопасных пластах мощностью свыше 0,7 м следует производить лавами по падению с применением щитовых агрегатов, а также лавами по простиранию с диагональным расположением забоя и дистанционным управлением комбайном. Оба забоя исключают возможность обрушения угля в забое, которые нередко перерастают в собственно внезапные выбросы.

В тех случаях, когда горно-геологические условия не позволяют применять выемку щитовыми агрегатами или комбайнами, допускается выемка отбойными молотками в потолкоуступных забоях. Расстояние между уступами не должно превышать 3 м на пластах мощностью до 1 м и 4 м для пластов большей мощности.

Управление кровлей в очистных забоях выбросоопасных пластов должно производиться полным обрушением или полной закладкой.

Закладка выработанного пространства на крутых пластах должна осуществляться дробленой породой на всю высоту этажа без оставления пустот. Шаг закладки должен составлять 1,8–3,6 м при сухой закладке и 4,5–7,2 м при гидравлической. Максимальное расстояние от закладочного массива до забоя не должно превышать 11 м.