5.6 Управление кровлей полной закладкой

5.6.I. Закладочные материалы

Для закладки применяют песок, гравий или коренные скальные породы, добытые на поверхности в специальных карьерах. Закладоч­ный материал может быть получен и непосредственно в шахте, причем он обходится в 4 раза дешевле материала, добытого в карье­рах. Однако закладочным материалом, добытым в шахте, можно обеспечить лишь отдельные добычные участки. В качестве закладоч­ного материала могут быть использованы шлак металлургических заводов, отходы обогатительных фабрик, а также порода шахтных отвалов. Использование последней, наряду со снижением расходов на закладку, позволяет очистить воздух, в который выделяются продукты горения отвалов, и освободить большие площади земли на поверхности.

Добываемые в карьерах песок и гравий используют без допол­нительной обработки. Скальные же породы на дробильной фабрике подвергают дроблению и грохочению, чтобы придать им необходи­мый гранулометрический состав.

От дробильной фабрики закладочный материал транспортируется к шахтам в большегрузных саморазгружающихся вагонах. Для этого фабрика связывается с шахтой железнодорожными путями. На шахте оборудуются специальные бункера или склады емкостью, обеспечи­вающей сменную потребность в закладочном материале. Дальнейшее перемещение закладочного материала зависит от технологической схемы применяемого вида закладки.

Закладочный материал должен удовлетворять следующим ocновным требованиям:

содержание горючих в нем не должно превышать 20%; кроме того, он не должен выделять вредных газов в выработанное про­странство;

после укладки в выработанное пространство он должен давать минимальную усадку под давлением и обладать по возможности связностью;

он должен быть дешевым, поэтому необходимо ориентироваться на местные закладочные материалы, чтобы исключить дорогостоя­щие их перевозки.

Для заполнения определенного объема выработанного простран­ства необходимо иметь закладочного материала в 1,5—2,5 раза меньше того объема, который занимал уголь в нетронутом массиве. Если считать по массе, то сугубо ориентировочно на 1 т добытого угля расходуется 1 т закладочного материала.

Будучи помещенным в выработанное пространство, закладочный материал под влиянием горного давления и собственного веса с тече­нием времени уплотняется и уменьшается в объеме, т. е. дает усадку. Величина его усадки зависит как от свойств самого матери­ала, так и от степени первоначального уплотнения его в период укладки.

Кроме общих требований к закладочному материалу предъяв­ляется ряд требований, связанных с видом применяемой закладки:

при гидравлической, пневматической и механической закладке он должен обладать минимальной абразивностью, что уменьшает износ металлических труб и резиновой ленты;

при пневматической и механической закладке закладочный мате­риал должен содержать минимальное количество пылеватых фрак­ций для снижения пылеобразования;

при гидравлической закладке закладочный материал должен хорошо отдавать воду и не размокать в ней; содержание глинистых фракций в закладочном материале не должно превышать 10%, так как они выносятся водой в виде шлама и загрязняют выработки ускоряют заполнение водоотстойников и т. д.

Большое содержание глины нежелательно при всех способах закладки. При увлажнении глина приобретает свойства пластич­ности и текучести, что вызывает значительное давление закладоч­ного массива на перемычки и отшивку и может привести к прорыву закладочного материала из выработанного пространства в горные выработки. Однако добавление глины в ограниченном количестве (в пределах 10%) способствует повышению качества закладочного массива, так как повышает его воздухонепроницаемость, увеличи­вает плотность, слеживаемость.

Максимально допустимый размер кусков закладочного материала при пневматической и гидравлической закладке — 60—80 мм, а при самотечной и механической — 200—250 мм.

При самотечной закладке наибольший размер кусков опреде­ляется главным образом условиями безопасности работ, так как при кусках более 200—250 мм наблюдаются случаи повреждения обшивки и крепи в выработанном пространстве.

При пневматической закладке куски закладочного материала размером более 60 мм и мелкие фракции (от 0 до 3—5 мм) приводят к частой закупорке закладочного трубопровода.

Содержание в закладочном материале при гидравлической за­кладке кусков породы более 60 мм вызывает увеличение усадки закладочного массива, резкое повышение удельного расхода воды, повышенный износ труб и требует увеличения диаметра закладоч­ного трубопровода.

Оптимальные размеры кусков закладочного материала: при само­течной закладке — до 100 мм, при пневматической и механиче­ской — 20—50 мм, при гидравлической — менее 20 мм. Лучшим для гидравлической закладки является чистый кварцевый песок.

В естественном состоянии закладочный материал редко удовлет­воряет указанным требованиям. Поэтому кроме обычной его пере­работки (дробление, рассев) производят шихтовку, т. е. образуют смесь из закладочных материалов, имеющих различные физико-ме­ханические свойства. На практике пользуются и таким приемом, как закладка особо ответственных участков и узлов около горных выработок более качественным материалом.

Выбор закладочного материала, его фракционного состава, способа транспортирования и возведения зависит от требуемого качества закладочного массива, которое характеризуется усадкой. Усадка может изменяться в широких пределах. Минимальная усадка (5—15%) может быть получена при применении твердеющей (упроч­ненной) или бетонной закладки, однако это значительно увеличи­вает себестоимость угля. Для получения усадки 20—25% рекомен­дуется применять следующие фракционные смеси:

7,4% фракции 20—40 мм + 19,6% фракции 5—20 мм + 29% фракции 1,25—5 мм + 28,8% фракции 0,63—1,25 мм + 15,2% фрак­ции 0,1—0,63 мм;

6,2% фракции 40—80мм + 16,5% фракции 10—40 мм + 19,9% фракции 2,5—10 мм + 36,5% фракции 0,63—2,5 мм + 20,9% фрак­ции 0,1—0,63 мм.