Управление геомеханическими процессами в выработках, погашаемых за очистным забоем
Проведение выработок с погашением за очистным забоем (рис.2.1) применяется в сложных горно-геологических условиях (большая глубина разработки, труднообрушаемая кровля, склонная к пучению почва).
Крепь подготовительных выработок, погашаемых за очистным забоем, испытывает повышенные нагрузки только на участке, прилегающем к очистному забою. Для снижения деформаций в штреках устанавливается крепь усиления (гидравлические стойки ГВУ, ГКУ, стойки трения Т). Для предотвращения отжима угля в боках выработок устанавливается анкерная крепь.
Рис.2.1. Схема отработки выемочного участка с погашением
подготовительных выработок за очистным забоем
Управление геомеханическими процессами в выработках, сохраняемых для повторного использования
Проведение выработок с сохранением для повторного использования применяется на пологих пластах, когда горно-геологические условия разработки обеспечивают поддержание выработок в пригодном для эксплуатации состоянии.
Рис.2.2. Схема отработки выемочного участка с сохранением
конвейерного штрека для повторного использования
Выработка, сохраняемая для повторного использования, за время своего существования последовательно попадает в несколько зон, в каждой из которых испытывает деформации (рис.2.3).
Рис.2.3. Зоны влияния очистных работ на выработку,
сохраняемую для повторного использования
Вне зоны влияния опорного давления (зона 1) выработка не испытывает значительных деформаций. Смещения кровли и почвы зависят от глубины разработки и горно-геологического строения пласта.
В зоне влияния опорного давления впереди очистного забоя (зона 2) возрастает коэффициент концентрации напряжений (до 3-5). Повышенное горное давление приводит к деформациям крепи выработки, увеличению пучения почвы.
В зоне влияния опорного давления позади очистного забоя (зона 3) основная кровля пласта образует зависающую консоль над сохраняемой выработкой, при этом резко возрастают смещения кровли и почвы выработки. Максимальная скорость смещений наблюдается в 10-30 м позади очистного забоя и зависит от размеров зависающей консоли основной кровли. На участке 50-150 м позади очистного забоя в сохраняемой выработке конвергенция проявляется неравномерно по сечению выработки (достигает меньших значений со стороны нетронутого массива, больших - со стороны выработанного пространства).
В зоне установившегося опорного давления позади очистного забоя (зона 4) скорость смещений кровли и почвы выработки замедляется и стабилизируется. Конвергенция в сохраняемой выработке носит волновой характер. Участки повышенных смещений кровли и почвы соответствуют шагам обрушения основной кровли пласта. Породы почвы выдавливаются в штрек, происходит интенсивный отжим бока выработки.
В зоне влияния опорного давления второго очистного забоя (зона 5) на опорное давление в краевой части пласта дополнительно накладывается опорное давление впереди очистного забоя, что приводит к резкому возрастанию горного давления. В выработке происходит резкий рост смещений, наблюдаются значительные деформации крепи, пучение почвы, отжим угля. В неблагоприятных условиях конвергенция может достигать до 90-100 % первоначальной высоты штрека.
Для
охраны поддерживаемых для повторного
использования выработок применяются
следующие способы и средства:
установка деревянной органной крепи со стороны выработанного пространства (на небольшой глубине разработки);
усиление штрековой крепи путем установки дополнительной рамной податливой крепи или дополнительных стоек;
применение специальных крепей усиления в зоне повышенных смещений пород (зоны 2 и 3 рис.2.3);
возведение со стороны выработанного пространства литых полос из твердеющих материалов;
применение костровой крепи со стороны выработанного пространства;
разупрочнение труднообрушаемой кровли.