Угол встречи нарушения с очистным забоем

Угол встречи нарушения с очистным забоем, под которым понимается угол, образованный линией сместителя и линией очистного забоя, зависит от принятого способа раскройки выемочного поля. Накопленный опыт позволяет сделать вывод, что переход нарушений под углами близкими к нулю, когда очистной забой пересекает нарушение сразу по всей его длине, связан с большими трудностями, вызываемыми потерей прочности боковых пород и их присечкой одновременно по всему фронту. Этот фактор зачастую делает переход нарушения вообще несуществимым.

При углах встречи близких 90°, когда линия нарушения перпендикулярна очистному забою, зона нарушения растягивается на большие расстояния и в отдельных случаях захватывает весь выемочный столб. Работа в таких условиях вызывает ухудшение технико-экономических показателей на длительный период и в конечном счете превращает использование очистного комплекса в этих условиях в экономически невыгодное мероприятие.

Таким образом, угол встречи нарушения определяет часть забоя или количества секций механизированной крепи, находящихся одновременно в зоне тектонического влияния.

Угол падения сместителя

Угол падения сместителя определяется взаимным расположением плоскостей сместителя и пласта. Для технологии существенным является расположение сместителя относительно забоя, поэтому под углом падения сместителя в забое понимается проекция этого угла на плоскость перпендикулярную пласту и простирающуюся в направлении движения забоя.

Этот фактор является субъективным, зависящим от взаимного расположения сместителя нарушения и плоскости очистного забоя, направление движения которого определяется принятой схемой раскройки выемочного поля. В ряде случаев он оказывает решающее значение на возможность перехода нарушения. Практика показывает, что при некоторых углах падения сместителя в сочетании с малыми углами встречи увеличивается высыпание пород кровли в призабойное пространство и показатели работы комплекса, несмотря на незначительную амплитуду нарушения, ухудшаются, а иногда эксплуатация агрегата становится невозможной. В то же время переход данного нарушения при обратном направлении движения очистного забоя незначительно отражается на показателях его работы.

Пликативные нарушения и сопутствующие им факторы

Переход пликативных нарушений, к которым относятся пережимы, раздувы, замещения и флексуры пласта, не является особенным и требующим другого перехода, чем при переходе разрывных нарушений, однако в некоторых случаях он приводит к серьезным осложнениям в работе комплекса. Например, при пережимах пласта, когда мощность уменьшается на величину меньшую, чем минимальная высота крепи, возникает необходимостью в присечки вмещающих пород комбайном или с применением буровзрывных работ.

Степень сложности перехода геологического нарушения определяется как одним преобладающим фактором, так и совокупностью перечисленных факторов.

Переход нарушений механизированными комплексами

Геологические нарушения, как правило, сопровождаются ослабленными, неустойчивыми боковыми породами, которые требуют специальных мероприятий по их удержанию. Поэтому, при подходе лавы к нарушенной зоне, необходимо предусматривать усиление крепи, а также дополнительные меры по удержанию от обрушения пород кровли и образованию вывалов.

Для обеспечения распора секций крепи наиболее распространенным способом служит выкладка костров над перекрытием из шпальных брусьев и деревянных стоек. Эти работы ведутся с соблюдением дополнительных мероприятий в соответствии с Правилами безопасности, учитывая конкретные условия.

Вторым, наиболее распространенным способом предотвращения обрушения породы является создание перекрытий над секциями крепи из брусьев, длина которых принимается из условий удобства их транспортирования в шахте и возможности перекрытия одновременно нескольких секций.

При отработке пластов со слабоустойчивой кровлей целесообразности использование плетеной сетки, что значительно снижает аварийность в забое. Сетка нарезается на полосы шириной 0,6-0,7 м и сворачивается в рулон, который устанавливается на кронштейн, закрепляется на редукторе исполнительного органа комбайна. По мере движения комбайна рулон раскатывается по кровле и в необходимых случаях сетка анкеруется, после чего задвигаются секции крепи.

При отработке пласта с наличием ложной кровли или при подходе к нарушению в зоне дробления пород, кровля склонна к обрушению сравнительно на небольшую мощность. В этих случаях на практике применяется дополнительное опережающее крепление. Смысл его заключается в том, что со стороны забоя под небольшим углом к направлению выемки угля на контакте уголь-кровля бурятся шпуры. Расстояние между шпурами выбирается исходя из конкретных условий, чаще через одну секцию крепи. В шпурах вставляются стержни (штанги) из арматурной или любой другой стали, наружный конец которых подхватывается перекрытием секции крепи. Длина штанг принимается кратным ширине вынимаемой полосы угля с учетом необходимого запаса для подхвата штанг перекрытиями секций.

При наличии трещиноватой, а также ложной кровли, выше которой залегают относительно устойчивые боковые породы, применяется крепление анкерами. Бурение шпуров под анкеры при наличии ложной кровли следует производить с некоторым наклоном в сторону забоя, при наличии трещин-вкрест простирания последних.

Упрочнение пород кровли возможно с помощью химического способа заполнения трещиноватого массива и небольших пустот. Одним из способов является анкерование.

Этот способ применяется при наличии ложной и трещиноватой кровли, склонной к обрушению. Анкеры устанавливаются в шпурах, пробуренных в кровле с максимально возможным опережением угольного забоя. Закрепление их в шпуре осуществляется вспенивающимся полиуретановым составом. Для этого забойником в шпур подаются ампулы в специальных мягких оболочках с закрепляющим составом (две-три ампулы на 1 м шпура). Содержащиеся в ампулах раздельно два состава перемешиваются в течении 30 секунд путем ввода в шпур анкера и вращения его ручным электросверлом. Смесь вспенивается, заполняя свободное пространство шпура и за 4-5 мин. затвердевает. В результате увеличения в объеме смесь не только скрепляет анкер со стенками шпура, но и проникает в крупные трещины (свыше 2 мм) вокруг шпура.

Таким образом, благодаря закреплению анкера со стенками шпура по всей его длине и тампонированию крупных трещин, достигается значительное уменьшение расслоения пород в направлении оси анкера.

Анкеры целесообразно устанавливать из таких материалов (дерево, полимерные материалы), которые могли бы сравнительно легко разрушаться режущим органом комбайна и секциями крепи при передвижке. Они устанавливаются под углом 30-45° к плоскости пласта. В зависимости от их длины, установка производится после каждого цикла по выемке угля или через цикл. Желательно, чтобы анкеры на 0,2-0,3 м заходили в более крепкие породы. Расстояние между анкерами по длине выбирается в зависимости от крупности обрушающейся породы. Для легкообрушающихся мелкокусковых пород оно должно быть 0,3-0,4 м, а для крупнокусковых – 0,6-0,8 м.

Геологическое нарушение является наиболее сложным участком выемочного столба, иногда исключающим возможность отработки его в районе нарушения.

Как выше указывалось, размер зоны влияния нарушения определяется следующими выражениями:

для сбросов (взбросов) – В_н=4+0,4Н

для надвигов - В_н=3,3+1,1Н

При средней мощности пласта "Верхний" шахтного поля № 3 – 2,5 , размеры зон влияния нарушений составляют: для сбросов (взбросов) – 5 м, для надвигов – 7 м.

После вскрытия тектонического нарушения с помощью оконтуривания выработок выемочного столба и определение состояния пород в нарушенных участках, необходимо решение по способу его перехода механизированным комплексом.

Одним из способов, предлагаемых "Востсибгипрошахтом", для более надежного перехода нарушения является проходка выработки между вентиляционным и конвейерным штреками нарезаемого выемочного столба по оси сместителя тектонического нарушения. Сечения выработки следует принимать в зависимости от типа проходческого комбайна и состояния зоны геологического нарушения. Тип крепления выработки – неполные дверные оклады с наклонным верхняком через 1,0 м и затяжкой кровли. Установка наклонных верхняков производится таким образом, чтобы их было удобно подхватывать перекрытиями секций крепи при переходе нарушения. Дополнительно ставятся деревянные анкера в кровле и верхней части бортов выработки. Длину анкеров рекомендуется регулировать таким образом, чтобы они заходили на 0,2-0,3 м в крепкие породы. Расстояние между анкерами по ширине выработки от 0,3 до 0,8 м, по длине – 1,0 м, в зависимости от крупности обрушающейся породы.

Пройденная выработка может служить для технических целей при нарезке длинных выемочных столбов (вентиляция, транспорт). Процесс перехода предлагаемой выработки, во время ведения очистных работ в лаве, аналогичен методу перехода вентиляционных и конвейерных ходков, освоенный и широко применяемый на действующей шахте.

Преимущества данного предложения заключаются в следующем:

• исключается демонтаж очистного комплекса перед тектоническим нарушением;

• не надо производить установку комплекса в монтажной камере за нарушением;

• отпадает необходимость в проходке новой монтажной камеры;

• экономится время, потребное для демонтажа-монтажа механизированного комплекса;

• повышается производительность труда рабочих, за счет ликвидации затрат труда, необходимость на производство перемонтажных работ;

• экономится электроэнергия, материалы;

• основное, происходит более полная отработка выемочного столба, что дает большой экономический эффект. Так, при выемке угля в лаве на 1 м длины выемочного столба, при длине лавы 200 м, стоимость добытого угля составит:

С = *а * m *  * с₁ = 200*1*2,48*1,32*260 = 170 тыс. рублей

где: - длина лавы, м;

а – длина выемочного столба, принятая в расчете, м;

m – средняя мощность пласта "Верхний", м;

 - объемная масса – т/м³;

с₁ – цена на уголь, без учета НДС, согласно Постановлению Правительства Республики Саха (Якутия) от 13.07.2000 г. за № 376.

При минимальной длине лавы, занимающей тектоническим нарушением, равной 100 м, стоимость теряемого угля, в случае невозможности отработки нарушения составит: 170 тыс. р.*100 м= 17,0 млн. рублей.

В целях уменьшения ущерба, вызванного переходом геологических нарушений и осуществления его необходимо следующее:

• четкое геологическое обслуживание участков оборудованных механизированными комплексами;

• своевременное выявление, описание каждого нарушения и составление проекта перехода его комплексом;

• детальная разведка выбранных участков путем предварительной проходки штреков на всю длину выемочного столба;

• запрещение остановки лав при подходе к нарушениям и переходе их, при этом подвигание забоя должно быть не менее 1,5-2,0 м в сутки.