автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.02, диссертация на тему:Одновременная отработка сближенных газоносных пологих пластов угля средней мощности с сохранением за лавами вентиляционных повторно используемых выработок

ГССЗДРСПиЕН?! ИОТЛГГЕТ РОСЮЙСКОЙ .ФЕДЕРАЦИИ ПО Р^ОЯШУ ОБРЛЗОВАГОП) РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУШ НАРОДОВ

ТЛ

.На правах, рукопсся

Ш1. Ш9/.

Нефёдов ЛлэксэИ Пегроплч

УДК 622.232.063:62?.831.325

одновршенная отработка сближенных газоиошж пологих.пластов угля срвдней мощности'с сохранением за

' лавами вентиляционных повторно используыж выработок

Специальность C5.I5.Q2 - "Подзешая раараЛгяа месторождений полезных ископаеггах"

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук ■

Москва

1924

Работа выполнена на кафодро горного дала Россп^ского университета дружбы народов

Научный руководитель: кандидат технических наук,.

'-'профессор И.Л.Ишаковцев . •>.•••

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор А.В.Стариков,

доктор технических наук, старший научный

сотрудник A.C.ДпманатеИн

Ведущая организация - Производственное объединение по добыче угЛя "Карагандауголь"

Зашита диссертации состоится Л^СгW 1994 года .

в час. на заседании Специализированного совета К 053.22.26 в Российском университете дружбы народов по адресу: I17302, Москва, Орджоникидзе; 3

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского университета дружбы народов (117198, Москва,

ОВЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Акгуальироть работа. В последние годи на угольных шахтах • большое внимание уделяется совершенствовании способов однар.шной разработки нескольких пласгон в сеито, что обусловлено повышением концентрация и безопасности работ, а также снижением затрат на добычу.

В настоящее время на шахте им.Костенко Карагандинского бассейна в нижней части шахтного поля сближенные газоносные пологяо пласты средней мощности п Кд отрабатываются с - примененном .столбовых систем разработки, но без подсвеавдей выр'аботкичто вызывает большие простоя и увеличивает трудоемкость очистных работ, В диссертации на основе изучения практики к результатов на- -» учных исследований сделано предложение по применению на каадом ~ ' пласте при одновременной отработке столбовых систем разработки с сохранением за лаваш 'вентиляционных выработок. Для повышения устойчивости двух расположенных друг над другом вентиляционных выработок, примыкавших к выработанному-пространству," и умвиыза-ния газообильности исходящих струй, особенно на верхнем пласте, в предложении предусмотрено укрепление боковых пород смола?.«?. На предложение выдаётся патент ЗЗШШГПЗ. •

Обоснование предложения и его внедрение..на шахте весьма ак-. гуальны не только для шахты им.Костенко, но и дщ других шахт и . месторождений, где тлеются аналогичные условия.

Целью исследования является обоснование и внедрение предлагаемой технологии отработки сближенных газоносных пологих плас- !'. тов средней мощности Щ> и Кд с. оставлением-за лаваш! вентиляци-от'шх повторно используемых выработок и направленным укреплением в них боковых пород на шахте им.Костенко Карагандинского бассейна.

Идея рабогн состоит в раскрытии закономерностей проявлений горного давления, с помощьв которых устанавливается влияние .на уменьшение- конвергенции над- и подработанных вентиляционных выработок укрепления боковых пород и определяются основные параметры одновременной отработки сближенных пластов К2 и Кд, закладывав мые в проект при внедрении.

Научные положения, разработанные лично соискателем,и, их новизна состоят: " ■.' . . в'обосновании не применявшейся ранее технологии, при которой на каждом пласте.при их одновременной отработке'применяется' столбовая система разработки с оставлением за лавой вентиляционной повторно- используемой выработки;

г

- в установлении опережения между-очистными забоями пластов" вне зоны максимального бокового опорного давления вдоль вентиляционной выработки на верхнем пласте равного 40-45 м;

в обосновании рационального расстояния (в плане) между вентиляционными выработкам^^рдалению о г максимума бокового опорного давления в поперечном*вентиляционной выработки верхнего пласта и исключению значительных деформации вентиляционной выработ-. ки нижнего пласта при надработке массива угля равного около 50 м. • Обоснованность и достоверность научных положения. выводов и.рокомендаштй подтверждаются представительным объёмом шахтных инструментальных наблюдений, комплексностью решения рационального опережения и расстояния между очистными забоями и вентиляционными выработка1® пластов, небольшим расхождением аналптичес-, ких и экспериментальных данных в пределах 10-12% п. внедрением-

• предлагаемой технологии на шахте им.Костенко .Карагандинского бассейна; '

Значение работы. Научное значение исследований' состоит в теоретическом и экспериментальном обосновании параметров одно-времнной отработки сближенных газоносных пологих пластов средней мощности с применением столбовых,систем разработки и оставлением на каждом пласте за лавами вентиляционных выработок: в обосновании направленного укрепления пород смолами, подтверждённых при внедрении снижением конвергенции выработок на 22-21% и 'газообильности исходящих струй на верхнем пласте на 16-18&.

Практическое значение диссертации заключается в разработке требований к технолог™ и её внедрении на шахте им.Костонко с с одновременной выемкой сближенных газоносных пологих пластов сродней мощности Ид и % и применением на, каждом, пласте столбовой системы разработки с оставлением- за лавой вентиляционной ва-

• работки; рекомендуемых параметрах.одновременной разработки сближенных пластов: окорость подвигания лав 2,2-2,6 м/сут, опереже-

'—.кие -'40-50• расстояние между вентиляционными выработками ; 40-45 м; усилении' крепи' вентиляционных выработок за-лавой двумя рядами гидростоек, установленных в яяхматном порядке; герметиза-. ции и укреплении ббковых пород с глубшой скважин 1,5-2 м и расстоянием между ними 2 м , объёмом зпкачта. смолн 50 л/скв. ;

Реализация результатов габотк.- Кпучно обоснованное предло-жекие по технологии одновременно;! отработки; двух пближенккх, га: зоносних пластов с:пртленонпем. на. каздсм; пласте столбовой ,скетэ-№ разработки с оставлением за лаггл" Еептклягхирпнкх'Г^работок, '

потапяонпи устойчивости отработок л уияныиенип их гпзообшгьноста яа ст!5т Укрошгаяия пород било внедрено на тахто им.Коствнко Карагандинского бассейна, на западпш' крыле, ллш К^З-З я К^42-3 .■и получен фактический экономический аффект I.9G млн гн(тош>ге) п год.

Апробация рабощ. ОтдвльАне положения диссертации доклад«- • г.гшгеъ по ХХУТ—XXIX науаяо-техяичоскпх конференциях профессор-сго-преподявательспого состава ипженоряого факультета РУДГ1 SHoc-гсти, I990-1933 г.г.); обоснования и рабочий проект предстчвлл-ллсь па "Горсоветах пахт им.50-лпгия Октябрьской революция п им. , Костонко (Караганда, I990-I99I г.г.).

Стрткгтра я обьём работа? введение, четнре пункта (содоргл-топс24 рисунка, 2 фотография л 4 таблица) 4 лрштодапяя ( 2Т рисуй о-- 3 фотография в 9 таблиц); всего 10 Затрата* кашипопионЬго текста, v гл. литература П7 наименований.

ОСШШОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Одновременная разработка сблггаэпннх газоносных'пологих пластов срвдноА мотэтостп Kg и Kg на шахте пм.Костенко позволяет ■>|фектятао вшгамать шляпе часта.шахтного паля, вкопсмя на подготовке и ОЧЗТСТТП1Х работах.

Однако применение при отработке столбовых систем разработ-» ка о возврпгпото'гннм провотрявппяом чорез ¡кзсспв приводят к за-гаяировагазэ участков, простоям лав п енттоэтппо техншго-зиошгег» тееккх'показателей.

Анализ опята разработка сбляяоттня яласго» в других 6srco!W • нях я месгороядегомх покапал, что пою достагочпо яазвшшх ;*вх-шгсоскях средств борьба с повнпением газос^чльностя внработо;: щл предлагаемой отработке неппайдопо. Более успешно репежт только вопроси оперояепия я влияния его на усгоЯяявоогь очзгегнш: гпбопв.

Носжэ доталъпого дополнительного просмотра патоятов по совместной отработка пластов бнло сделано продлоготае испольвозаи» при разработке сблжотшх пластов технологии, опрандавшув себя при гнемке оданочш/х пластов. Согласно втому на яаядом пласто применяется столбовая система разработка о оставлением за лавой вентиляционной наработки, которая енпиао? гавовуп напряженность о утаогкя..

В цродлпаегшл пр'едутотренн мероприятия по пошямпш устоЛ-

uiîBoctti над- a шдрабатвшсшх веигаляциощых итрдков,'граничащих (цршшгарде-:) к нурайоштому пространству,' и ywoiibösiuis .«а -тировакии'вспгшшцяонкого ки'р'ека верхнего пласт газ.ем,' шгр:;-'. -рзяцш из выработанного iipoctpariewjá • нгацшго' iwacvn.

К указаншш мероприятиям ог«оцк1'ся"к0псиг1>зова«цо смаш, гп~ йачпваеыой.» сюзарны. В ввпяшшиониой • выработк» ввргшого -шшс-'та. она закачивается в почву,- а в вентплятоюписГ; наработке ш::хии-•го пласта в боковой ыаосщ» угля. '• ' . . CiO а 1С - au í4 ib о оп,1 поп in н i н I.

to V 1 L Ч ■ IЛС11 О i. Ог II П0.3 п 1

yete íu г J i -> i i. 1 ¡i г.! тГ си í ~ i a, i г

П Пи! .. I Щ ¡0 Ii V 11 цг lJCi4.lt ь Ь 1П"1 л ^ т I Г "

дао и J íc Boior cu j с ы г и

Л'СШО б I Olí il fHOI J Г 1 1

бЛТСРр J. I1 I 1 0 I

,'io m ii r ci j i i.

fill пблс Г Г J.OD г t I j

ка i iUuc ui (t и ) u i i ¡ ЛЯ I 1HUÛI f in 1 I 1 i о" 1 г 1С 1 I J

О б К. 01 Ь. С - 1.1

i i ПО i ч с ' i

tío 0 tli III i р i i L ч

4 i о г i о i

Ï ОД Oil.

1 1 i 1 t,

pa io u i

mm вдоль T-mm-jamwrnioW.i^sóosnv.. на норда»

! С I . ü.úu, íwjj *

1 < 1

OûClWibaOÇÏK UCHii - -1 II i. I I и 1 г

•imicw",

ЗрНСГ:

If,-

Л О " 1 1 Г Í С. il t. J. 4JC "t

IL'!

ров }J\, \J ¡ i 0 V.

д ;г, i и i tío

su

.¡UOYÍvJ .YCi

it г с 5 v. i j ó;

TJ^^Oi UJiîUi^: I« ... !. , .

i- ' j p .1 i ) CJ .

i 1 r

i II

- 4 i J ü:til

, ■' tor I 1 S 1 I II * ' 1С О I 11

' ояг^ с."i. p л a i и с i >í л i i '

€oïC::. ••.'.' . . •

f С Ч О T 1 U iL il 1 Í 5 > I ï il О i

. Ж U 5 i ï ^ ! lj 1 Ol > P J U ¿ L il i Г ¡ " ! ^ с

вштбогок. . ■

f

При расчёте делается допущение, что в прошздггко между очистными забоями пластов давление на нижний шшсг раин о по млш-чяне боковому опорному давлению порхает о аласга. Предогавлв 'ауо давление в виде цилиндра о радиусом - как расстояние швду выработками, находим его из выраашшя;

где: - радиус аналогичного цилиндра на верхнем шщста о учётом зош активного действия бокового опорного давления}

~ коэффициент концентрации напряжений вокруг шрабо.мса него.пласта; Р - равномерно распределённая нагрузка на цилиндр нижнего пласта; <5*Цр - критическое нащшкшто на контура щра-боткн низшего пласта.

. Оценка влияния на газосбшадосгь венгшшдаонного штреке .верхнего пласта устанавливалась ио дашшы БостШШ. Ешш пошедо-хательно определены газоихделеивд и осгамчная газоносность шо .него пласта..При етам учитывались ценность иездушшсшх, время надработки к раоокшшо ышэду■ дегааацисшшк скшшшаиа.

Построены. гра1^шки газоввдадишя и остаточной газоносности, аогорнв и позволили установить, что газсобнльносгь в вентшшца-.онном штреке верхнего шшста возрастает из-за шиаюго пласта ио (Завео, чем на 2,1-2,3 'ы3/?, 'г.в'. - четверги газоносности шзшего пласта.

Парад внедрением .на ыахго зам.Костонко били разрабошш ура~ боишшя к гехнологии и составлен рабочий проект, в которых бшш учхенц уотановдешша парше $ра, Подготовка ъиеыоздш. ишшИ К/>42~ 3 (запад) и Кц42-Э бита начата в шрте 1991 года, я очиотш ри~ боты - декабре 1992 года.

Толщина мецдушшотм равнялась 10 и. Штет Кд шео* иоацш-.сть 3,5 и, угол падейш 6 град..В кровло пласта залогам алевролиты, более крешаш к почьо верхнего пласта. Шшог.Кд - ыощносгь 2,5 м, урод надавил го? ке. В непосредственной кровло пласта аа-лагавт арпшшщ и алевролит мощностью 1'*-17 н, в основной -кровло - песчаники -'10-35 и. Глубина разработки 550 ы, В лавах аря-меяяит шлите кон "Глинки" а 2 УИ1-70.

При ирсгтдко инрабопга пластов по результатам иоолодоватш эпкронлязгясь.могшдовокоЛ арочной кроны) с аш*Р» и,5 ».

A pair усилены двуия адеглеитаия крани УКР. йои:нг.яяциошши r.:¡i » -:ги днуия цлдаыа пщростсвк, уатаиивжатйшес в auxwiyiiei xioîиы^а. Гвдроогийка сшшиллоь sa лавой в I5Ü и.

По ШЩЩ ВН<Щ)ШШЛ tílLIO ILUÍÚ'ÍGUO вннчшш' ОЧИСТШЛ patío* ypoiiûpaïx. преддохшза на двух учаоукаг поля - боч укршишнии и * ó украшшнцон пород. Затеи уточнить требования ц йолшую часть налай отработать только о укришгояаш, г.и. шшгоотьэ внщцшь нрздяоавние.

Разиары шбрашшх окипвримш^алыгш: участков йш по 41) ы, иззду шгш - 50 и. Нарвой участок на обоах штагах располагался oí разрезной цичн в 140 и. 11а участках вались болиша кнсгрушЖ" ташшо. набдвдоннл за ироявлшшяш горного давления. Зышри из>~ сана.на исходящей производились о иоыощьэ проб воздуха.

В набладонцд аа цроявленшшя горного давления есшш опрода-záum конвергенции ваихшцщношшх виработна (о нс^одьв ксшварг«-нэгром РУДП и реперов) и дешшшя обрушенных нород а ш.'работгш-* пси пространстве ta ишмщш иоедоз РУДК а ИГД вм.А .А .Cxutojuko« ' го).

НаЛодцвная на участках за кониергвиирей начиналась когда даш» верхяаго шшста находилась в 20 и, а дава- vera ero, шшига соотизтоткеипо з 70 u. Цеццози шаа на иочзу cpauy aa acuaîa.fi-oo.'i sait',, чтоён mi ¡ípimwú'í^ lut оарадииу ошшчешшх уч&омдо.

Найащсшш зн коивертщзой иикаашш, что сйякашзд duko— шее пород происходит орипеягадыго шяишо, рло.2. KoitBespi'eiui:¿:i бозглв u- ьиработкэ пласта Itj из-за ей подработка. Укрепление пород («шзшго коясэргзшвй) !>±;pudaíbi: в среднем на 22--'¿'?,í,

Д&ааеиие обрушит« hojíoji било шншгв'на утасгяа о укрзпг лошом, что укааиьааг па to, ччо уЕрвплбшшй шсеи.ч принял un сйбя давление пород, уиеишан кмптргшппш выработок. Дйвлшшо обрушоипих пород ловткш>с& до 0-7 tilín в lü~If» н os? лаяи. нэяао давленая при ук£0шшнш: пород отызчыт 0 «рп>,чиьм раипдо около I Ш1в.

TejJMQi'aaaiaffl пород 'почий вштнчцзопног» мтроки шрглего аваста оОееаочяяо сиЬкопое газообалмтлта итодзсг^й шрпбогоц на 15-16?. йиачонио содержания гаоа «а вотодадой ne промпяло

Общий втюд о кподраипи ¡ц'.алл'огпшит ип tüaxvo о чч'б-юи ov~ jiadtiven' non»' «ихо»т11пя'*) m y'viuxo а у!ф«нле>нн!м ikjjii.h «vjvb

nuíi.s.iri c.wnvt«-:'«. ,

-tí

rr

г; о fi

с? m s о írt ■

m

лва - 3 ^ 1 »f«?"

is-» : / IT s*

; и--

у". - -"'I"

" í^ii.i

f-'f ! :

■ ". '»?а ■■»{& +5S 439-139 О' - ■ -Э: -i? -ÍC?

?• а с с r о' я а и в д о д а в ы, и '

Зависимость «oassprssana'от-, расстояния до лав пласгоз:

иВ» даинно .ввктиляаажноя 'вкразогки г,лао?а К', сосгсвегсгзанзо;.бзз.5крешшнвя.'2-'о •v." зкрадлаиквц боковых 'пород} с г'р - го-so плзйз к-,; о) я ooosbsscssssho- зпо-г ' ред;'. к сзади лавы. . -.

í O I 2 ICH } С !

! ТП i (

j lili i oci ' ci 1 ' u" i ! ' с р ' т !

НО > , H ) ¡ Г С fit О

[IT IL I ICI С С, < СЛ 1

ITOOOÍT.

: i

фоплаг^г X Шпа&Л О

i о

lilt

'Up poeta каеру.»* ■ilibí л'И-фаботок, С

h ! Г J

If/

v j O i ) f

I: bÍGIU' ij'i' Г

:> до.п-пгнум

1 < i

1

i i c~ 11

i (

. i '.■ i. г.*: 1 j

:;алоо!'ок ко"

i! i

jihi'íi"; i i 1

i i i ' С

ir

1 ¡ 1

¡s

! , m m о

J i"

, . t -г . .

""У ""

H I (

Oí (

ног

aova НИ

Гл-.з;у>6оркк сига f r i

Л'ашю. r!p-;oTT'-aiioT!-.v;

ü ¡ i ' j i ) i i i i ; : i : o- n г: : i rn.; Í u г: ; с : ;

Г' ] I 1 !

» j* "cl i

i V I 1 5' ' < j ¡ -1 » r ^ О

( i Î1 С f ' 1 i, í О Г ^ Г T T [< 3 >

л лас

:;fí

лс поя

с ■

mi IG

TI 1 "(

'iro

и

ъ f ' ' i

f )'г t

('■rri-î-r I - ! ' ' "J"'^" "'''I

' ' 1 i ^ "> j i ;:iEu:

! 1 1

. i

л ¡ j'j nue 1 • 1 : 'o ' ¡ m I л t ,1 ", a" "'ii'io j * i ci'i î ;

i 1 > 1ч a -11! î

4 îi

i m с > a Г ' г niaioni;

)

j

сп

г

проветрившие прлмоготооо череп маслил о подсввяеяяем сГдт? >га конвейерной лнреботта; ■

оопорхшто мптшт Ра исходящей верхнего поля составляет в

.• и'

ЗАШЛШП® ,

В диосер'ганяовиой работо дано новое решение актуальной ла~ .у.уно-прпктпческои зпдпчк обоснования ж внедрения на тахто предлагаемой одновременной отработки двух сближенных гаэоноспнх тдогпх штптоя сродной мощности о сохранением за лавами пйитп-•ягаптогашх повторно используомнх выработок на основа выявления пркоиомерностей проявлена»! горного давления, тазообильноотп и определения рагдаогюлькшг пяряматров технологии, ,

>Основяыо результаты робота аактдачяютея в олэдушем. • .

1. Обосновано и внедрено на шхте тьКостонко Карагандинского бассейна ггрздлскэгаш по одаовремошгой отработке двух ойлп-йотшх газоностх пологих пластов средней мощности К2 и Кд о оставлением ва лавает понтиляшошшх повторно используемте выработок, в котором повштшт устойчивости и-уменьшение газооб-илькостя надряботпнннх и подработанных вептилянионкюс в;грг.боток достигается с помощью укрепления 0оковах пород смолами.

2. Раскрыты закономерности проявлений бокового опорного

, давления в продольном и поперечном течениях вонтпляцяошга наработок без укрепления и с укреплением кассшм; опережение -очистного влбоя верхнего шшсго пртшто с учВтом нахождения максимума бокового опорного даиленяя в продольном сечеип в 45-50 м; рациональное расстояние кааду внработкамк пластов определено с учётом удаления В1фаботки шшгего пласта от максимума бокового опорного давления в понеречнса соченхш на 30-40 м; конвергенция вентиляционных выработок снизилась при укреплении пород на

3. Получена зависимость газоввделекия нижнего штастя в вонтяляциошгуг выработку верхнего шпзсза от расстояния до лав; ХГ[1И 8Т0М СШШ9ЯИО газообильиости В9ЯПШЩЯ0Ега0Й выработки верхнего пласта в связи с гермагнзяшгей почти пропадало на 16-10$ при содержания метана на всходящей поля * л л-:- 0,5%.

4. При внедрении технологии на шахте ем.Костеяко получен фактический вкояомическнй г«1ф«зкт в размере 1,95 млн тн, в год главным образом ва счёт сокращения простоев и роста нагрузок

на забой.

Основные положения диссертации изложены в следующих опубликованных работах.

1. К вопросу устойчивости боковых пород в лаве и штреках очистного участка при выемке свиты угольных пластов Карагандин-' ского бассейна с повторным использованием выработок // ., ■ "Вопросы подготовки специалистов и исследования в области горно- ' го дела" /Ун-т др.народов.- М.: 1991.- Деп. в [ЩЭИуголь, №250/5.-С,35-38 (в соавторстве).

2. Анализ условий одновременной разработки сближении пологих пластов средней мощности на шахте гол.Костенко в Караганде //

■ ; "Научные исследования в горном деле и языковая подготовка специалистов" /Российский ун-т др.народов,- М.; 1992.'-Деп. в . иШИуголь, Ш35/5.-С.23-26.

3. A.c. Ж765436. Способ охраны подготовительной выработки.-Б.И. ,ЖЭ6,. 1992 (в соавторстве). ¡ЖИ. E3IC4I/IB

• 4. Требования к технологии одновременной отработки двух ■ • сближенных пологих гюоносннх пластов // ■ "Наука в подготовт. ке горных инженеров из разннх стран" / Российский ун-т др.народов.- М.:Т993,- Деп. в ДОШуголь, Й72Г6/3.- C.II-I5.

5. Положительное решение на заявку №5033466/3 (013583).. "Способ отработки сближонных пологих пластов", 30.07.93 (в соавторство). ■ . :

AlokseJ P. Mafedov

"Simultaneous working of contiguous gas-bearing slightly inclined medium-thickness coal .seams with the repeated . usage of the ventilating roadways saved during mining the faces" ' ''

The longwall system with the repeated usage of the - ventilating roadways saved behind faces during mining the Oxtreraely gas-bearing coal seams for the purpose of aerating of an upcast air is widespread in the Karaganda basin.

The possibility of application of this technology while simultaneous mining the two contiguous gas-bearing slightly Inclined medium-thickpess coal Seams Ka and Ki at the Kostenco mine is proved in the thesis. The strengthening of the adjacent strata is used for an improvement in the state and favourable gas conditions of the ventilating workings particularly in the upper seam. 1

•The parameters of the simultaneous mining were doterminad using an-analytical-experimental method: distances between the faces anpl between the ventilating roadways in tho upper and lower seams.' '■ ■• .

The author's proposal . was industrially used at tho Kostenco. mine where 1500 m'length raining field was worked at t ". depth of 600 m. The strengthening of the adjacent strata reduced rock deformations in the roadways by 22-2795 and gassing - by 16-1B54.

' ■ Octeett OffS si at- - ,;Tspw-ICO' ■ 3air„ IGI ' Sfeni' »Eft©» CpitaoinEaace» 3