автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии безопасной свиты пологих пластов угля, склонного к самовозгорани., применительно к условиям Налайхинского месторождения (МНР)

Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт

На правах рукописи

ЖАРГАЛСАЙХАН Хадхуугийн

УДК 622.272.06 (517.3) :622.822.2 (043)

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БЕЗОПАСНОЙ ОТРАБОТКИ СВИТЫ ПОЛОГИХ ПЛАСТОВ УГЛЯ,, СКЛОННОГО К САМОВОЗГОРАНИЮ, ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ НАЛАЙХИИСКОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ (МНР)

Специальность 05.15.02 — « Подземная, разработка месторождений полезных ископаемых»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени горнам институте и Горном институте Мини-

Ведущее (предприятие — Институт горного дела, вм. А. А. Окочи некого. .

в , час. на заседании специализированного совета К-053.12.02 в Московском горнам институте по адресу: 117935, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан » а- ^ . 1992 г.

Научный руководитель долг. техн. наук, проф. БУРЧА^КОВ А. С.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, проф. КАТКОВ Г. А., канд. техн. наук ЮС0ВЧА. Б.

Защита диссертации состоится « »

* » ¿. ¿¿¿Я К 1992

г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. каук, с н. с. КОРОЛЕВА В. Н.

Актуальность работы. Одной из основных задач в области экономика Монголии ¿является обеспечение опережающих темпов развития топливно-энергетической промышленности путем 'максимального и эффективного использования собственных ресурсов.

В угольной промышленности— одном из главных звеньев топливно-энергетического комплекса, требуется решить .проблему увеличения ¡полноты извлечения запасов угля и уменьшения Bpeiino.ro влияния горных работ на окружающую среду.

Своевременное и качественное решение этих вопросов особенно необходимо в настоящее время в связи с .переходом шахтой «Налайха-Капиталъная» ¡к добыче угля на больших глубинах с более сложными горно-геологическими условиями.

Период 1970—1992 гг. характеризуется ухудшением горногеологических и горнотехнических условий разработки Налай-хтнекого месторождения.

В лоследнес время постоянно возрастают 'здасплуатащион-ные потер® угля по шаите из-за оставления значительной (Части эксплуатационных запасов в .межлавных целиках, .кровле , и ¡почве пласта, а; также потери из-за. самовозгорания угля. Ежегодные .потерн на-.шахте «Налайха-Капигалъная» доходят до 25,7—39,2% подготовленных к выемке ¡запасов. ■

В связи с ограниченными размерами (.месторождения, а следовательно, запасами .шахтного толя в принятых ¡кондициях возросшие эксплуатационные ¡потери снижают величину извлекаемых запасов, сокращают срок ¡службы шахты, ухудшают ее тс!хп1ш<о-э!коно1мичес!кне показатели. Поэтому возникает необходимость разработки' прогрессивной технологии, ¡позволяющей значительно уменьшить существующие, заложенные в .проект, потери, угля в ¡междавны.х 'целиках, и обеспечить безопасную разработку угольных пластов. ■

Важным направлением повышения эффективности, ¡горных работ и, улучшения состояния выработок является широкое применение бесщеликовой подготовки и отработки тластов. Применение этой технологии; ¡позволит улучшить условия ОТ- ' работки пластов, ¡сократить объемы проведения » тоддержа-

ни,я подготовительных выработок, снизить эксплуатационные (потери угля, устранить зоны концентрации опасных напряжений.

В этой связи разработка технологии 'безопасной отработки свиты пологих пластов угля, склонного ж самовозгоранию, и обоснование ее параметров являются актуальной задачей.

Целью работы является установление рационального (порядка, ведения очистных .и подготовительных работ в пространстве и во времени для разработки технологии безопасной отработки свиты угольных пластов, склонных /к самовозгоранию, обеспечивающей эффективную ра«боту шахт. -

Идея работы — обеспечение безопасной отработки пожароопасных пластов за счет применения бесцеликовых способов охраны (подготовительных выработок и расположения их с учетам изменчивости шараметров опорного давления.

Научные положения, разработанные автором, и новизна

их:

классификация пород кровли Налайхинского месторождения отличается учетом его специфических особенностей и возможностью использования для выбора управления труднооб-рушаемыми кровлями;

технологическая схема подготовки выемочных столбов с расположением выработок в угольном массиве на границе с выработанным пространством характеризуется взаимным расположением фронтов очистных и (подготовительных работ в пространстве и во времени;

возможность' (применения бесцеликовых способов охраны подготовительных выработок ;в условиях пожароопасные пластов Налапхивакого (месторождения реализуется путем учета изменчивости характеристик (проявлений шорн-ого давления по падению пласта щ зоне влияния очистного забоя при выборе места расположения подготовительных выработок.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечиваются:

достаточным объемом шахтных экспериментальных исследований, проведенных в семи подготовительных и, очистных выработках четырех пластов, отрабатываемых шахтой в течение длительного срока ее эксплуатации;

удовлетворительной сходимостью результатов исследования на 1моделяя из ‘зквивалантньих материалов с экспериментально полученными значениями максимального опорного давления нагрузок на жрепь (расхождение составило 5—15%);

апробацией и внедрением (результатов исследований и рекомендаций в виде технологических схем подготовки и отработки угольных (пластов, склонных к самовозгоранию, в условиях шахты, «Налайха-Капитальпая».

Научное значение диссертации заключается в разработке методики обоснования параметров взаимного расположения очистных и ¡подготовительных выработок при отработке двух смежных выемочных столбов. '

Практическое значение работы заключается ,в разработке технологии управления труднообрушаемьш» кровлям® и рекомендаций .по рациональному расположению подготовительных горны,х выработок на границе с выработанным пространством..

Реализация выводов и рекомендаций. Разработанная в диссертации технология управления труднообрушаемьюш кровлями с рациональными параметрами- внедрена на'шахте «Налайха-'Калттальная» три отработке ¡пласта' II с применением метода торпедирования основной -.кровли. Экономический эффект от -внедрения составил 40 ты'с. тугр. Экономический эффект от внедрения .разработанной технологии отработки ¡мощного, склонного к самовозгоранию угольного пласта V со слоевой системой разработки составил 1176 тыс. тугр.

Апробация работы. Основные (положения диссертации докладывались и .-получили одобрение на кафедре горного производства, Монгольского ¡политехнического института (Улан-Батор, 1987—1989), заседании торной секции ученого совета научно-исследовательского » проектного института топливноэнергетической промышленности МНР (Улан-Батор, 1988—

1989), на ученом совете торного института (Улан-Батор,

1990), научном семинаре ш а бора гори и горного давления ИГД

им. А. А. Скопи,некого (Москва,, 1990), заседании кафедры технологии, механизации ¡и организации подземной разработки угля Московского горного института (Москва- 1992). -

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 7 ра|бот.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка .попользованной литературы из 92 на именований, изложенных на- страницах машинописного текста., -и содержит 52 рисунка, 17 таблиц, 3 приложения.

Автор выражает благодарность канд.-техн. наук 'Е. И. Сергееву, канд. техн. наук Д. Батжаргалу, канд. техн., наук Г. Тулге .за методическую по,мощь, оказанную при, выполнении исследований. '

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В настоящее время в угольной .промышленности Монголии эксплуатируется 13 разрезов и 2 шахты-

Налайхинское месторождение, рашоложенное в 37 км -к востоку от ¡города Улан-Батор, отрабатывается подземным способом.

Поле шахты «Налайха-Капитальная» включает 9 угольны« (пластов. Главное промышленное значение имеют пласты II, III, IV, Y. Они обладают более широкой площадью рас-шространения в границах шахтного поля, характеризуются меньшей изменчивостью (МОЩНОСТИ и строения. Мощность угольных пластов колеблется от 1,2 до 13,6 м. Угли ¡бурые группы БЗ. Вмещающие породы на 'месторождении и шахтам поле представлены полуакальными /породами типа конгломератов, гравелитов. Кровли угольных пластов (по своему лито-лашчесшму составу не выдержаны.. Кровли пластов сложены аргиллитами, алевролитами, и конгломератами.

Шахта отнесена :ко II категории по гаэу с ожидаемой оде-танообшгьностью 5,0 im3/t. Угли всех .пластов активно сорбируют кислород и весьма склонны ik самовозгоранию. Угол падения пластов 7—]<3°, реже 15°. 1

.Вскрытие шахтного толя было осуществлено двумя вертикальными центрально-сдвоенными стволами, скиповым и клетевькм-.

Вскрытие пластов в каждом выемочном поле производилось с полевого штрека, (промежуточными' квершлагами, проходимыми в створе с конвейерными бремсбергами.

• 'В 70-,х годах шахта, перешла к отработке уклонной части шахтного доля. Подготовка ее осуществлена центральными уклонами, на которые ведется отработка центрального и восточного 'блоков. Западный блок вскрыт с ¡поверхности 53-im полевым уклонам. ,

Горно-геологические и горнотехнические условия разработки сбиты пластов на шахте «НалайхаЖатиггальная» отказывают, что (применяемая на шахте технология не в полной мере отвечает требованиям, предъявляемым к технологии 'ведения лорных работ при отработке средней ¡мощности, и .мощных пологих пластов угля, склонного к самовозгоранию.

Основными шричинаши, осложняющими' ведение горных работ на шахте «Налайха-Капитальная», являются:

нерациональное ¡планирование горных работ в годы, предшествующие реконструкции шахты;

аварийное состояние западного толевого штрека; недостаточный объем 'Проведения основных и иодготозл-тельных [выработок;

большая степень (износа оборудования механизированных комплексов; * подземные пожары.

На основе анализа современного состояния -горных работ на шахте «Налайха-Капитальная» и опыта разработки .мощных и средней (мощности пластов 'в -сходных горно-геологи-■ческих условиях сформированы цели и задачи исследования.

В соответствии с поставленной целью и на основании, проведенного анализа в работе решались следующие научные задачи: '

анализ современного 'состояния ¡горно-теологических и горно-технических условий отработки месторождения, .причин возникновения эксплуатационных потерь и эндогенных пожаров;

установление характера проявлений горного давления в очистных и подготовительных выработках и величин деформации почвы и кровли выработок в зоне влияния очистных работ;

определение склонности пластов Налайхинокото месторождения к сам о возгоранию;

выбор рационального порядка отработки, .пластов в свите;

разработка технологических схем отработки угольных пластов, склонны« к самовозгоранию.

Для решения поставленных задач используются: анализ научных исследований и фондовых материалов. Натурные наблюдения и лабораторные эксперименты для исследований горного давления в очистных и подготовительных 'выработках, методы, моделирования, визуальных и хронометражных наблюдений. Для определения физико-механических свойств горных ¡пород и эквивалентных материалов, оценки надежности технологической схемы использованы методы математической статистики и программирования.

Исследование надежности, ■ технологической схемы очистной выемки с применением механизированного комплекса ОК'ГЫОО было проведено в лавах 257, 550 и 54—'15.

Хронометражные наблюдения и обработка результатов проводились по методике сбора и обработки статистических данных для оценки надежности технологачеаких схем на шахте «Налайха-Капитальная» с применением ЭВМ по программе, разработанной авторам.

Анализ показал, что наибольшие потери времени при ведении очистных работ комплексом ОКП-ЮО обусловливались отказами, оборудования участка (76,9%), на которых наиболее частым являются отказы комбайна (25,5%) и конвейерной линии (24%).

Простои комбайна определялись отказами механизма ■ подъема шнеков, управления комбайна и кабелеукладчгака, сходом комбайна с конвейера.

Простои забойного конвейера' происходили, из-за (порывов и заклинивания цепи, замены кабеля.'Простоиучастковоготранспорта обусловливались порывами цепи скребкового конвейера, расштыбовкой натяжных головок ленточных конвейеров.

Значительная часть рабочего времени очистного забоя приходится на простои (48,4%), а работа комбайна занимает лишь 38,5% общей продолжительности амены. Отсюда видно,

что на ¡шахте «Налайха-¡Капитальная» ¡простои составляют более 50% рабочего времени'.

Результаты проведенных исследований могут быть использованы при равработке мероприятий по повышению надежности очистной выемки с помощью ¡комплекса (Ж'П-100 и их экономическому обоснованию.

Основной задачей шахтнььх исследований являлось изучение закономерности проявлений горного давления яри отработке свиты пологих пластов. Исследования проводились на всех плаета.х, на различных глубинах ведения горных работ и охватывали все горнонгеолопические и горнотехнические условия Налайхинского (месторождения.

Визуальные наблюдения, и инструментальные замеры велись по разработанной совместно с ИГД им. А. А. Скочинского «Методике исследования /проявлений торного даівленин на> шахте «іНалайхагКаїпйтальная». Замеры велись непрерывно на протяжении подвигания очистных забоев в слоях порядка 100—200 їм. Ш ахтные экспериментальные исследования были проведены в сем» подготовительных и очистных выработках четырех пластов, отрабатываемых шахтой.

Глубина горных работ составляла от 115 до 220 м, угол падения (пласта — 2—15°, мощность пласта — 2,76—13,3 ад, вынимаемая мощность — 2,7—3,0 їм, скорость подвигания очн-стньпх заібоев —-1,35—1;8 ы/сут. Применяемая система, разработки— длинные столбы по ¡простиранию. Лавы длиной 90 и 100 їм были оборудованы комплексами ОКЛ-ЮО. Управление кровлей — полное обрушение. Выемочные поля оконтурива-ются парными штрекаімя, охраняемыми уголь-ными целиками шириной 20 їм.

В режиме установившегося движения пород кровли верхнего слоя пласта V опорное давление впереди лавы начинает проявляться приблизительно с 40 м. С 40~го по 20—25-й іметр скорости смещения по,род кровли составляют около 1 мм/сут; ¡затем до 10—15-то метра до .забоя наблюдается некоторый рост ¡скоростей смещений до 2—4 мм/сут; при ¡последующем (приближении очистного забоя скорость смещений (пород ¡кровли значительно увеличивается и превышает на сопряжении очистного забоя 20 мм/сут, составляя в среднем ,за этот .период около 11 ¡мм/сут. Общая величина, опусканий пород кровли в зоне влияния лаївьі превышает 100 їм м.

Давление ¡пород .кровли при отработке нижнего слоя пласта V начинает проявляться значительно раньше, чем в верхнем слое. Уже ¡за 70—80 м до подхода очистного забоя скорость смещений пород кровли достигает 1—2 мм/сут. Существенный рост скоростей смещений пород ¡кровли наблюдается за 10—15 їм до очистного забоя.

Рис. I. График величин и скоростей смещений пород кровли и почвы в верхнем и нижнем слоях пласта У. .

1 - верхний слой;

2 - низший слой, '

Однако в (Последний период наблюдений скорость смещений значительно ниже, чем в верхнем слое, и достигает величины 10 мм/сут, при среднесуточном значении 6 мм/сут (рис. 1). ^

В шахтньих условиях устанавливались основные закономерности проявлений горного давления: определяются нагрузки, на стойки секций механизированной крепи, для -чего выделяют три Пруэтты секций — две по концам лавы и одну в средней ее части; на .каждой секции устанавливались показывающие и самопишущие приборы тала. М|П72 и СПН72; определялись скорость и величина оиуекания «ровли с томощыо стоек СУИ-П.

В результате проведенных исследований проявления горного давления в очистных забоях установлен шаг обрушения непосредственной и основной кровли на всех пластах в широком диапазоне горно-геологических ¡условий.

Установлено, что в условиях Налайхинского месторождения основными (факторами, определяющими различия в проявлениях .опорного давления в его боковой зоне, являются структурный состав, мощность и физико-механические свойства -пород непосредственной >и основной кровли и шочвы ¡пласта.

В настоящее время с увеличением глубины разработки до 300 '.м -возросла интенсивность горного давления, в связи с чем ухудшились условия доддержания подготовительных 'выработок.

Для условий шахты «Налайха-Капиталъная» :при сохранении выработок была (предложена классификация пород кровли, разделяющая ¡кровли угольных пластов на три типа:

I тип—'непосредственная кровля (Представлена, маломощной толщей (пород (М„ «т, где М„ — мощность пород непосредственной кровли, пг—мощность пласта), обретающихся ■сразу ¡после передвижки механизированной 'крепи.

Основная кровля представлена породами средней крепости; (до 50 МПа) и. большой мощностью (Ма>4га, где М0 — '.мощность .пород основной кровли), склонными к зависанию лролетаимдг до 4 м;

II тип —¡породы непосредственной кровли имеют мощность Мц и обращаются ¡после передвижки ¡механизированной крепи. Основная кровля представлена толщей ¡прочных пород. Обрушаясь почти полностью, породы непосредственной кровли ¡подбучивагот дороды основной кровлю; ¡последние зависают над выработанным (Пространством пролетами до 12 -м;

III тига—непосредственная «ровля представлена мало-

мощной толщей до 1 м легжообрушающихся яород; основная кровля — ¡прочными породами мощностью более 4 т, которые зависагот над выработанным пространствам ¡пролетами более 12 м. *

Данная 'классификация пород кровли охватывает все го{ но-геологические условия Налайхинского [месторождения обеспечивает (правомерное сопоставление результатов иослс даваний по типам 'вмещающих пород.

В процессе проведения исследований проявлений горног давления в очистных забоях к окрестностях ¡подготовительны; выработок были дополнительно изучены /кровли всех уголь -ных «ластов Налайхинского месторождения. Изучение лроч иостных характеристик ¡пород кровли, проводилось на образ цах, полученных в местах установки наблюдательных станцш на! глубину до 6 м в кровле пласта и то данным разведочные 'скважин, пробуренных с поверхности.

Определение физико-механических свойств праводилосыт методике .отбора'проб и определения физико-механически; свойств горных ¡пород по 250 образцам. Расчет ¡производило: на ЭВМ то программе, составлен пой автором.

В результате ¡проведенных исследований установлено, чт< при трудноойрушаемых ¡кровлях пласта Л лервичный шаг об рушения основной ¡кровли составляет 30 .м, общая величин; опускания кровли—283 мм, в там числе участок упругой прогиба — 22 м, интенсивного прогиба — 3 ¡м, задержки раз рушения — 1 м , ® участок разрушения — 4 .м. Опускание кро вли было соответственно 28, 80, 175 ¡мм, а шаг вторичной осад ки основной кровли составлял 01 ¡м.

Анализ результатов исследований показывает, что максч мальные значения реакций гидростоек изменялись и составля' ли ¡по ¡пластам II, III, IV и V соответственно 19—32, 28, 14— 32, 15—32 МПа; в среднем 29, 28, 20, 25 МПа. Податливосгс твдростоек—7—20,8—11, 12—18,16—20мм. . .

При. осадках основной кровли или при длительных технологических перерывах податливость составляла более 24 мм, Наряду с шахтными замерами, в лабораторных условия« на ¡моделях ИЗ' эквивалентных ¡материалов изучались основные закономерности характера разрушения основной кровли и устанавливались оптимальные силовые ¡параметры механизированных крепей, соответствующие ¡проявлениям горного давления в условиях труднообрушаемых кровель.

В результате проведенных исследований на ¡моделях из эквивалентных материалов установлено:

при отработке .пластов ¡пологого падения с труднообруша-емыми кровлями со «сложными проявлениями горного давления необходимо .применять крепи с ¡повышенным рабочим сопротивлением; >

сопротивление механизированной ¡крепи, равное 50 т/,м2 (¡80 т/ст), ¡при условии совпадения первоначального распора с рабочим сопротивлением для удержания ¡кровли от расслоения и, следовательно, обеспечения 'безопасной работы в забое — недостаточное;

шаг обрушения основной «ровли, пласта II шахты «Налай-ха-Капитальная» составляет 18,4—33 м.

Комплексное .лабораторные № шахтные исследования -позволили ‘Определить основные физико-механические харажте-■ристоки угля и шород кровли пластов, установить характер проявлений горного давления три выемке II, III, IV и, V пластов;

осадки основной кровли в лавах на, всех тластах проявлялись в виде периодических нажимов на механизированную крепь — шаг обрушения основной кровли- составлял ‘соответственно 19—24,5; 6—8; 8—10; б—-Ьб <м;

при слоевой отработке мощного пласта V максимум градиента давления обрушенных шород в верхнем -слое наблюдался в 30 ад, а в нажнем слое — в 19 м (позади, лавы. -В 80— 90 'м позади, лавы процесс сдвижения практически, стабилизировался. -Максимальна,я величина давления обрушенных огород на пО'Чву пласта в верхнем слое составила 0,9$уЯ, в нижнем -слое пласта V давление обрушенных пород достигло

0,95 уН.

Разработана методика исследований нашр-яженного состояния угольного '.массива на границе с выработалньш /пространством и'конвергенции'В выемочных выработках.

Исследования напряженного состояния угольного массива на границе с выработалиым пространством проводились при отработке лавы № 429 т ¡подготовке смежного выемочного столба для лавы № 431. Замерные станции были оборудованы з сбойке, прорезающей межстолбовой целик, между конвейерным штрекам лавы Яг 429 и вентиляционным штреком лавы № 433. Каждая станция состояла, из группы контурных реперов, закрепленных в 'кровле ® шочве выработки. Намерение относительных смещений (пород кровли и ;почвы велось с помощью стойки СУИ-П.

Измерения начались до т-одхода зоны влияния очистных работ — на расстоянии от очистного забоя свыще 100 м. Частота измерений 'увеличивалась по мере приближения лавы № 429 к месту установки замерных станций. ,

С приближением л-ав-ык замерным станциям наблюдался рост смещений жонтурных .реперов, интенсификация которого начала проявляться три (подходе лавы на расстояние 1(0—15 ¡м и достигла максимума в 5—б м впереди -забоя. Максимальные смещения в это время распространяются в глубь целика до 4 1м.

При дальнейшем приближении- ла>вы к замерным ста.н-циям скорость смещений в них упада. • -

После прохода лавой замерных станций скорость смещений в них вновь начала, возрастать. Этот рост наблюдался до

■момента отхода-, лавы, на 8—10 *м, после чего начался процесс обрушения основной кровли и -снижения скоростей смещения реперш. (

При дальнейшем отходе лавы интенсивность 'Процесса сдвижения пород в выработанном пространстве увеличилась, что привело ж 'ослаблению несущей способности целика на глубине до 4—5 ¡м. В это время максимум смещений контурных реперов постепенно удалялся от боковой 'поверхности, выработки,'И при отходе ла,вы на 70—¡80 м находился уже в 8 .м от нее (в середине целика). 'При этом зона! разрушения угля и пониженных напряжений составляет 4—5 м.

Поэтому подготовительные выработки смежного выемочного столба следует располагать -в пределах зоны пониженных напряжений — 4—5 :м, и проводить вслед за лавой с отставанием от нее на 70—80 м, когда, процесс сдвижения пород в выработанном пространстве начинает затухать.

Анализ исследований проявлении! горного давления ¡показал, что П'ри работе очистных забоев с управлением кровлей полным -обрушением в массивах окружающих пород изменение напряженно-деформированного состояния имеет периодический характер.

■Высокий уровень потерь угля в выработанном пространстве, особенно три, слоевой выемке мощных пластов, а также большое количество запасов, оставляемых в межстолб-овых целиках, разрушающихся в процессе ведения горных работ з смежных столбах и на соседних пластах, создают реальные предпосылки возникновения на плахте эндогенных пожаров.

Проведенные лабораторные, исследования 'химической ак-_ тивности углей Налайхинокого месторождения показали, что* уголь всех пластов имеет весыма высокую химическую активность: константа скорости сорбции кислорода углем составляет 0,226; 0,2219 и- 0,2225 мл/г-ч.

Установлено, что -основными факторами, определяющими эндогенную (пожароопасность выемочшьи полей, являются: степень склонности угля к самовозгоранию, -структура ¡и характер распределения потерь угля, величина и- продолжительность шритока воздуха в выработанное пространство и содержание в нам кислорода, тектоническая нарушенность пласта.

Расчетный инкубационный период развития эндогенного пожара составляет 1 мес.

При существующих на шахте скоростях подвигания очистных забоев время ¡перемещения «проветриваемой зоны» близко к продолжительности инкубационного периода самовозгорания угля. Хотя, как ¡показывает анализ хронометражных наблюдений за работой очистных забоев, ш этом отношении' -имеются значительные «резервы,» снижения пожароопасности.

К технологическим схемам очистной выемки на пластах угля, склонного к самовозгоранию, на шахте «НалайхагКаош-тальная» должны быть предъявлены 'следующие основные требования:

■максимальна:т полнота выемки, угля, в особенности в местах переменной мощности и различных геологических нарушений, а также максимальная полнота выгрузки угля, добытого в очистном забое;

отработка шластов, как правило, без оставления целиков в пределах выемочного ноля;

подготовка пластав должна осуществляться, как правило, ■полевыми основным» выработкам», а отработка их—обратным ходам в переделах выемочного :поля;

•быстрое подвигание очистных забоев, обеспечивающее минимальное время нахождения угля в зоне утечек воздуха;

(максимальное сокращение утечек воздуха через выработанное ¡пространство;

своевременная и надежная изоляция отработанных вые-¡мочных участков в сроки, предусмотренные инструкциями: по предупреждению и тушению эндогенных .пожаров;

¡контроль за начальными признаками ¡самовозгорания и своевременное (принятие мер по (Подавлению их очагов.

На основании изложенных требований и в соответствии с горно-геологичеокими и горнотехническими условиям» отработки месторождения раврабогаиы технологические схемы отработки /пожароопасных угольных ¡пластов применительно к условиям шахты «Налайха,-Капитальная».

Сущность разработанной технологической схемы рассмотрим на примере пласта. II. Пласт вскрыт в центральной части блока'наклонным квершлагам, ¡пройденным от пласта V, и далее конвейерным уклоном № 25, на фуганге от конвейер наго уклона № 57 пройден квершлаг до тласта II и конвейерный уклон ;по пласту. Отработка уклонного поля производится в восходящем ¡порядке, ¡поэтому подготовку выемочного столба начинают с нижнего яруса. Затем ¡готовится либо соседний, вышележащий выемочный столб, либо между выемочными участками оставляют ¡целтак угля шириной, равной длине очистной выработки отрабатываемой лавы, и готовят третий снизу выемочный стол:б. Оставшийся второй (четный) выемочный ¡столб 'подготавливают и отрабатывают после ¡выемки нечетных столбов (¡рис. 2).

Конвейерный уклон (пласта 11 с выемочными участками соединяют заездом. От заезда! до нижней град иды участка проводят участковый фланговый уклон, который ‘соединяют .с конвейерным уклоном № 25 выемочными штреками. В участковом ¡фланговом уклоне на: длину очистной выработки нижней лавы ¡монтируют механизированный комплекс и ¡приступают :к выемке угля.

После, отхода лавы от участкового флангового уклона на 70—80 м начинают подготовку соседнего выемочного столба, .причем подготовительную -выработку проводят вслед за движущимся очистным забоем и. располагают в массиве угля на граните с выработанным пространствам в пределах зоны пониженных напряжений, -составляющей 4—5 м.

Для обеспечения надежной изоляции выработанного (Пространства от действующих .выработок в выемочных штреках в местах их примьпкания к конвейерному уклону №25 и в заездах возводят изолирующие ¡перемычки, оборудованные дверями., которые после отработки выемочного столба или в случае возникновения пожара закрываются, а выработанное (Пространство заполняется щодой или заиливается. ч Экономический эффект от внедрения разработанных технологических схем отработки мощного пожароопасного пласта, па шахте -«Налайха-Капитальная» составил 1289 тыс. тугриков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано новое решение актуальной для угольной 'промышленности Монголии научной задачи разработки-технологии безопасной отработки овиты угольных пластов, склонных к самовозгоранию, на основе рационального порядка ведения -очистных и подготовительных работ -в -пространстве и во времен». .

Основные научные результаты, выводы и рекомендации сводятся к следующему: '

1. Проведен анализ горно-геологических и горнотехнических условий отработан угольных пластов Нала.йхинокого 'месторождения, который показал, что применяемые на шахте системы1 разработки ¡приводят к значительным эжсплуатацилн-ньш потерям, достигающим 30% подготовленных к выемке запасов, особенно при слоевой .разработке мощного пласта V. 'Порядок отработки свиты склонных к самовозгоранию угольных пластов относительно друг друга в пространстве и во времени-зачастую приводит « негативным явлениям: повышенному .горному давлению в очистных забоях и'подготовительных выработках, повышенной пожароопасности их отработки при несовершенной схеме веНТИЛ'ЯЩН’И шахты.

2. Установлена зависимость конвергенции кровли и почвы подготовительных выработок от расстояния до очистного забоя. -Показано, что смещения пород резко интенсифицируются при -приближении очистного забоя на, расстояние 10— 15 м и достигают по абсолютной величине 100 ,мм, а скорость омещения пород — 20 мм/сут. 'В этой связи- на этих 'участках выработок рекомендовано использовать переносные крепи -усиления.

Рис. 2. Технология отработки пласта дди*яыул столбами 1 по простиранию черзі столб в восходящей по-

рядке.

3. Обоснована необходимость обработки выемочных столбов с проведением выработок вприсечку'к выработанному пространству смежного отработанного столба с разрывом во времени 8—10 мес, в течение которого происходят затухание лроцессов сдвижения н. стабилизация .горного давления в окрестности выработки.

4. Установлено, .что зона разгрузки краевой части угольного массива три проходе очистного забоя распространяется в глубь ^массива по падению пласта, на 4—5 ¡м, а .затухание процессов сдвижения пород происходит при отходе очистного забоя на. 70—80 ад.

5. Разработана, (классификация кровель угольных пластов Налайхинокого месторождения ;ло обрушаемости основной кровли, позволяющая обоснованно формировать комплекс .мероприятий по управлению труднообрушааиьши кровлями.

6. Проведенные лабораторные исследования химической активности углей Налайхинекого 1месторожден«я показали, что уголь всех (пластов имеет весьма высокую химическую активность; константа скорости сорбции .кислорода углем составляет: 0,226; 0,2219 и 0,2225.

Исследованы и 'выявлены факторы, оказывающие определяющее влияние на ¡повышенную склонность углей Налайхин-ского месторождения к самовозгоранию. Основными из них являются: 'мощность и сближенность пластов, глубина их разработки, тектоническая нарушенность. ,

7. Разработаны технологические схемы отработки свиты

склонных к'самовозгоранию угольных пластов Налайхинокого месторождения, базирующиеся на отработке каждого вышележащего шл’аста в свите с опережением не .менее чем на один ярус. '

8. Рекомендовано подготовку .смежного выемочного столба ¡производить в направленна! от .флангового уклона :к центральными наклонным выработкам на расстоянии не менее 70—80 м вслед за движущимся очистным забоем в зоне раогружи, краевой части угольного массива с выработанным пространством.

9. ■ Суммарный экономический эффект от внедрения рекомендованной технологии слоевой отработки мощного угольного пласта, склонного к самовозгоранию, и управления трудно-о!б-рушаемой кровлей составил 1(289 тыс. тугр.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Жаргалсайхан X., Сергеев Е. И. Результаты исследований проявлений гор.ного давления в подготовительных выработках шахты «Налайха-'Каїпштальная»:—Тез. науч.-іпраікт. конф., 25 октября 1989 ,г.— Улан-Батор, НИПИЭГП, 1989.— С. 36—37.

2. Жаргалсайхан X., Лайхансурен Б., Пурев J1. Рекомендуемый способ разработки мощных -пологих пластов.— Сб. науч. тр. МіПИ, Улан-Батор, 1987, № 2. С. 100—108.

3. Жаргалсайхан X. К вопросу отработки залясов угля при, подземной добыче без эксплуатационных потерь: Тез. науч.-практ. конф., 25 октября 1989 г.— Улан-Батор, НИПИЭГП, 1989,— С. 66—67.

4. Жаргалсайхан X. Возможности! увеличения запасов угля действующего предприятия.— Вестнщк техники' и технологии, 1990, № 4. С. 32—36.

5. Жаргалсайхан X., Чимед П. Экономическая эффективность рациональной технологической схемы очистных раїбот,— В кн.: Итоги научных исследований » разработок, № 59,— Улан-Батор, МЦНТИ МНР, 1989,—* С. 25—26.

6. Жаргалсайхан X., Лайхансурен Л. Разработка технологии создания искусственной кровли из обрушенных пород.—

Об. науч. тр. МПИ, Улан-Батор, 1989, № 1 (9).—С. 62—67.

7. Жаргалсайхан X., Сергеев Е. И., Лайхансурен Л. Разработка, и, внедрение бесцелн'ковой технологии, применительно к условиям шахты «Налашха-Капигальная».— Сб. науч. тр. МПИ, Улан-Батор, 1989, № 1 (9).— С. 56—61.