6.4.3 Специальные меры по предотвращению обрушений угля

Образование технологических пазов. Технологические пазы, как способ предотвращения внезапных обрушений угля, представ­ляет собой щель, выполненную в угольном пласте перпендикуляр­но напластованию, с введенной в нее опережающей крепи, состоя­щей из обрезных досок или других равноценных по прочности ма­териалов.

Технологические пазы должны удовлетворять следующим требованиям:

1. паз должен быть сплошным. При наличии в структуре пласта породных прослойков мощностью более 0,02 м допускается вы­полнение паза с разрывом сплошности, т.е. по отдельным пачкам угольного пласта;

2. высота паза должна обеспечивать введение в него досок толщи­ной не менее 0,04 м;

3. технологические пазы ориентируют в направлении проведения выработки под углом 5-10 ^о к линии простирания;

4. устье паза располагают на расстоянии не более 0,5 м от внутрен­ней части (кутка) уступа.

Минимальное неснижаемое опережение технологических па­зов составляет 0,5 м - для пластов мощностью до 1 м; 1,0 м - для пластов мощностью более 1,0 м.

При образовании паза частями (заходками) по мощности пла­ста введение в паз опережающей крепи осуществляют сразу после образования очередной части паза. После перекрытия паза крепью на всю мощность под свободный конец досок устанавливают дере­вянную стойку. По мере выемки угля в кутке уступа под освобож­дающуюся опережающую крепь устанавливают стойки через 0,2­0,3 м.

Опережающую крепь с использованием пенополиуретановых составов (химическое анкерование).

Технологию укрепления нави­сающего массива угля в очистных и подготовительных забоях кру­тых пластов выполняют в следующей последовательности: по угольному целику в кутке уступа, а в подготовительном забое на уровне крепи штрека бурят шпуры диаметром 42-43 мм длиной 2,5­3,0 м с подъемом 5-10⁰, количество которых зависит от мощности пласта; в шпуры досылают химические ампулы, содержащие поли­эфирную и полиизоцианатную смеси; затем в свободную от ампул часть шпура вставляют стержень из арматурной стали диаметром 20-28 мм или деревянные стержни 0 36-38 мм, или витые стекло- пластиковые стержни 0 28 мм, которые вращают с помощью руч­ного сверла и подают до конца шпура. При вращательном и посту­пательном движении стержень разрушает ампулы и перемешивает их содержимое. В результате химической реакции смола ампул вспенивается, увеличиваясь в объеме в 4-5 раз, и затвердевает за 5­7 мин. Вспениваясь, состав заполняет все полости, образовавшиеся между стенками шпура и стержнем опережающей крепи, и скреп­ляет его с угольным массивом.

Шпуры располагают в кутке забоя по линии, перпендикуляр­ной вмещающим боковым породам, на расстоянии 20-30 см друг от друга. Бурить шпуры следует по слабоустойчивым, наиболее газо­обильным пачкам угля.

В особо опасных зонах неснижаемое опережение химического анкерования должно быть не менее 1,0 м.

Технология возведения металлического каркаса. Каркас пред­назначен для предотвращения обрушений нависающего массива при вскрытии полевыми выработками крутых и крутонаклонных, склонных к обрушению угольных пластов. Его возводят по своду выработки в месте пересечения ею угольного пласта. Возведение каркаса, как технологической меры по предотвращению обруше­ний, осуществляют с расстояния N по нормали от забоя выработки до пласта:

а) при вскрытии крутых пластов N > 2,0 м;

б) при вскрытии крутонаклонных пластов N > 1,0 м.

Указанное расстояние можно корректировать в большую сто­рону при низкой степени устойчивости разделяющей выработку и пласт породной толщи (трещиноватые породы или породы с коэф­фициентом крепости f< 4. Схема возведения каркаса приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема возведения каркаса

Для возведения каркаса по контуру свода вскрывающей выра­ботки бурят через породную толщу скважины диаметром 42-43 мм с таким расчетом, чтобы они перебуривали угольный пласт и поро­ды противоположной кровли (почвы) пласта не менее чем на 0,5 м. Расстояние между скважинами на выходе из пласта не должно пре­вышать 0,3 м при выходе их за контур свода выработки на 1,0 м.

По окончании бурения скважины очищают от буровой мелочи путем продувки их сжатым воздухом в течение 3-5 минут и закреп­ляют в них элементы каркаса.

Схема закрепления каркасного элемента приведена на рис.4.

Донную часть очищенных скважин заполняют патронирован­ными вяжущими композициями (5) на величину, перекрывающую торцевую породную часть скважин и мощность пласта, после чего с помощью несущего каркасного элемента (4), соединенного пере­ходником (3) (муфтой) с буровой штангой (2) бурильного механиз­ма (1), производят их разрушение, сопровождаемое реакцией поли­меризации. Разрушение осуществляют вращательно-поступатель- ным перемещением каркасного элемента к торцу скважины в тече­ние 20-30 сек.

В качестве патронированных вяжущих средств рекомендуется использование ампул с пенополиуретановой композицией, увели­чивающейся в объеме при полимеризации в 4-5 раз.

Рис. 4. Схема закрепления каркасного элемента в скважине

1 - бурильная машина; 2 - штанга; 3 - переходник; 4 - несущий каркасный элемент; 5 - ампулы с химической композицией

В качестве несущих каркасных элементов следует применять арматурное профилированное железо диаметром 32-36 мм при дли­не каркасного элемента (l_к) определяемого из выражения:

l _к ≥ 1,1 • т + b + N, (6)

где т – мощность пласта, м; b – длина каркасного элемента, закрепляемого в породах противоположной кровли (почвы), равная 0,5 м; N – расстояние от забоя выработки до угольного пласта в момент установки каркаса.

21