Главная | Обратная связь

Повна закладка виробленого простору

Мета закладки виробленого простору -зменшити дав­лення гірських порід на крепь в приви-бійном просторі, де­формации (опускання) товщі вищерозміщених порід і сдвиже­ние земної поверхні, скоротити видачу породи на поверх­ность і попередити самовозгорання вугілля у виробленому просторі.

Суть способу полягає в тому, що все вироблене про­странство за межами привибійного заповнюють (заклади­вают) породою. Утворений у виробленому просторі масив із закладного матеріалу називають закладним. Повну закладку можна застосовувати в будь-яких умовах, але оскільки вона найбільш трудомістка і дорога, то її при­меняют в тих випадках, коли інші способи керування гірським тиском не дають потрібних результатів. В основному повну за-кладку виробленого простору застосовують при разра­ботке пластів: потужних, самозаймистих, з важкокеруєми або слабоустойчивими бічними породами, схильних до раптових ви-кидів вугілля або газу, під за-будованими терри­ториями, водоймищами, залізницями і інши-ми охоро­ними об'єктами.

Як закладний матеріал застосовують пісок, гра­вий або несамозаймисті породи, здобуті в спеціальних кар'єрах на поверхні або в шахті при про-ведення гірничих вироблень. Для за-кладки можуть бути використані гакже шлак металургійних заводів, порода шахтних відва-лів і відходи збагачу-вальних фабрик.

За способом доставки закладного матеріалу у виработан­ноє простір і зведенням закладного масиву разли­чают закладки ручну, самотечную, механічну, пневмати­ческую і гідравліч-ну. Ручну закладку застосовують при невеликих об'ємах робіт. Механічна закладка не набула поширення через відсутність надійних засобів закладки.

При пневматичній закладці матеріал по трубах достав­ляют до місця виробництва робіт і укладають в масив з допомогой стислого повітря. При гідравлічній закладці ці ж роботи виконують за допомогою води.

Вимоги до закладного матеріалу: со­держание пальних в нім не повинно перевищувати 20%, він не повинен виділяти шкідливих газів у вироблений простір, повинен володіти зв'язаністю і давати невелику усадку (не більше 25 %); бути дешевим, тому краще використовувати мест­ни матеріали, що добуваються ближче до місця їх використання. Крім того, залежно від виг-ляду закладки матеріал повинен задовольняти таким вимогам: при гідрав-лічній і пнев­матической закладці володіти мінімальною абразивністю для зменшення зносу труб, при пневматичній і механиче­ской закладці містити мінімальну кількість пилових фрак-цій для зменшення запиленої повітря, при гідрав­лической закладці добре віддавати воду і не розмокати в ній (вміст глинистих фракцій не повинен перевищувати 10%, оскільки вони ви-носяться водою, забруднюють вироблення і водо­сборники). Вміст глини (до 10%) покращує якість закладки (підвищує щільність закладки і повітронепроніцає­мость). Розмір шматків при пневматичній і гідравлічній закладці не повинен перевищувати 80 мм, оскільки можуть закупори­ваться труби, а при самотеч-ной і механічній - 250 мм, оскільки можливе пошкодження крепи (відшиван-ня). Оптимальний розмір шматків при самотечной закладці до 100 мм, при пнев­матической і механічною - до 50 мм, при гідравлічній- до 20 мм.

У природному достатку закладний матеріал рідко от­вечает вказаним ви-могам. Тому окрім звичайної його переробки (дроблення, розсівання) утво-рюють суміші, в наиболь­шей мірі що задовольняють всім вищепереліченим требо­ваниям.

 

Самотечная закладка. Суть її в тому, що за­кладочный матеріал у виробленому просторі рухається самоплив (під дією власної ваги) по грунту пласта (шаруючи) або дерев'яним жолобам, утвореним відши-ванням з дощок по стійках привибійной крепи.

Самотечную закладку застосовують на пластах різної потужності при кутах залягання більш 40°. Закладні мате­риал доставляють до лави по вентиляцій-ному горизонту у ваго­нетках або конвеєрах. З поверхні на вентиляційний го­ризонт закладний матеріал можна доставляти самоплив че­рез шурфи по тру-бах (при невеликій глибині розробки) або у вагонетках клітями, а також ски-пами (при великій глибині).

Закладку проводять смугами шириною 6-10 м. Перед за­кладкой вироблений простір від привибійного ограж­дают органкой і відшиванням з дощок (обапо-лов). При відробітку потужних плас-тів шарами по грунту шаруючи або покрівлі його (у зави­симости від порядку виїмки шарів) зводять ще і предвари­тельную дерев'яну крепь. У влаштований таким чином ящик направляють за-кладний матеріал.

При вживанні в лаві механізованих комплексів на пластах тонких і середній потужності обгороджування изготавливают з металевої сітки, що прикріплюється до елементів ме­ханизиро-ванной крепи з боку закладного масиву.

Достоїнства самотечной закладки: невисока вартість ра­бот (до 10 грівни. на 1 м³ закладного масиву); невелике ко­личество вживаного устаткування, що дозволяє организо­вать закладні роботи в короткі терміни і з невеликими ка­питальними витратами; порівняно нежорсткі вимоги до закладного матеріалу. Недоліки самотечной закладки: обмежена сфера застосування, не-висока щільність за­кладочного масиву (усадка 10—40%).

 

Пневматична закладка. Суть її в тому, що закладний матеріал у вироблений простір достав­ляют по трубах і викидають (ущільнюють) за допомогою сжа­того повітря. Пневматичну закладку можна застосовувати при різних потужностях і кутах залягання пластів вугілля.

При пневматичній закладці можливі дві технологиче­ские схеми з розташуванням дробильно-сортувального ком­плекса (ДСК) і пневмозакладочной машини (ПЗМ) в шахті; з розташуванням ДСК на поверхні, а ПЗМ -в шахті. Пер­вую схему застосовують в Донбасі, оскільки вона дозволяє зменшити видачу породи на поверхню, вихід якої до­стигает 40 % об'єму видобутку вугілля. Дробильно-сортувальний комплекс в цьому випадку розташовують на відкатувальному горизонті в районі вколоствольного двору, а пневмо-закладочную ма­шину-зазвичай на вентиляційному горизонті поблизу виємковой ділянки так, щоб від-стань до місця зведення закладного масиву не пе-ревищувала дальності транспортирова­ния для даної машини. Роздроблену породу від ДСК до закла­дочной машини доставляють ко-лісним або конвеєр-ним транс­портом, а від закладної машини до виробленого простран­ства- стислим повітрям по трубах діаметром 150÷250 мм. За другою схемою від ДСК, розташованого на поверхні, під­готовленни закладний матеріал до закладної машини доставляють спочатку по стволу зазвичай в скипах, а потім по го­ризонтальным і похилих виробленнях ко-лісним або кон­вейерным транспортом.

Закладні машини призначені для завантаження закла­дочного матеріалу в трубопровід. В даний час приме­няют двокамерні машини ДЗМ-2 продуктивністю 60-120 м³/ч з дальністю транспортування по трубах до 1500м; і барабанного типа ПЗБ продуктивністю 200 м³/ч з даль­ностью транспортуван-ня до 500 м.

Останніми роками в Донбасі накопичений досвід вживання пневматичної закладки за допомогою комплексу «Титан-1» про­изводительностью 60 м³/ч з дальністю транспортування до 75 м.

Принципова схема пневмозакладочного комплексу по казана на мал. 2.99, а. Закладний матеріал поступає в двух­камерную машину 1, а з неї в закладний трубопровід 2, по якому транспортується до місця укладання стислим по-вітрям, що поступає по трубопроводу 4 від компресора 5. На відстань близько 15 м. від кінця закладного трубопроводу до нього по трубі 3 підводять воду під тиском 0,1-0,15 Мпа для ув­лажнения породи з метою зменшення пилеобразовання і по­вишення щільності закладки.

Технологія пневмозакладки зводиться до періодичного воз­ведению заклад-них смуг (1,5-2,5 м.), паралельних очист­ному вибою. Ширіну смуги, що зво-диться за один прийом, називают кроком закладки.

Для зведення закладної смуги (мал. 6.1, б) по сере­дине її уздовж лави прокладають трубопровід 1, а привибійної простір від виробленого від-окремлюють перегородкою 2 з дерева, мішковини або металевої сітки, що прибиваються цвяхами до стійок дерев'яної крепи з боку закладного масиву. У міру зведення смуги перегородку нарощують, а тру-бопровід укорочують. Із знятих труб вмонтовують трубо­провод 3 для нової смуги. Де-рев'яну крепь при цьому не из­влекают, а металеву індивідуальну крепь замінюють на де-рев'яну.

Для механізації закладних робіт в лаві застосовують не­розборни трубопроводи з бічним винесенням закладного ма­териала. Розташовують такі трубо-проводи на спеціальних са­лазках, що пересуваються за допомогою гідродомк-ратов у міру посування вибою. При вживанні ме-ханізованої крепи нерозбірний з бічним винесенням трубопровід закріплюють на спеціальних опірах до зад-ніх стійок крепи і пересувають разом з крепью (мал. 6.2). Гумові щити кре­пят, що захищають, до секцій крепи з боку виробленого простору. Крок закладки в цьому випадку дорівнює кроку пересування крепи.

Достоїнства пневматичної закладки: простота зведення закладного масиву, порівняно висока його щільність (усадка до 25 %), можливість зведення закладного мас­сива майже під покрівлю виробленого простору, благопри­ятни умови для комплексної механізації і автоматизації робіт. Недоліки: значне пилеобразовання, великі капітальні витрати на устаткування, висока витрата сжа­того повітря, підвищені вимоги до закладного мате­риалу, швидкий знос трубопроводів.

 

Гідравлічна закладка. Суть її в тому, що закладний матеріал з поверхні по виробленнях і у виро­бленом простір доставляють по трубах і викидають (ущільнюють) за допомогою води .

Технологічна схема гідрозакладки включає процеси утворення пульпи (суміші закладного матеріалу з водою), транспортування її по трубах до виробленого простору і утворення закладного масиву.

Принципова схема комплексу гідрозакладки показана на мал. 6.3. Закладний матеріал від дробильно-сортировочного комплексу доставляють в залізничних вагонах / і складують в бункері 2, звідки через дистанційно керуєми затвори 3 і живильник 4 матеріал поступає в приємосмесительное пристрій 5. Сюди ж з поверхневого водосбор­ника 11 по водоводу 12 через керовані засувки поступає вода. Суміш закладного матеріалу, що утворилася,з водою (пульпу) по пульповоду 6 діаметром 150-200 мм транспорти­руют до вироб-леного простору 9, підмету закладці.

Для забезпечення рухливості пульпи співвідношення об'єму твердого мате-ріалу в ній (Т) до об'єму води (В), що витрачається, залежно від великої твердих часток має бути: для часток розміром 1-2 мм Т:В = 1:2; розміром 40-60 мм -Т:В=1:6. Для здобуття щільного закладного масиву частину води відокремлюють від пульпи за допомогою спеціальних водо­отде-лителей, розташованих на вентиляційному горизонті. Дальність транспортування пульпи під природним напо­ром не перевищує 8-кратній висоти пульповодного ставу. Дав­леніє в пульповоде контролюють вимірниками тиску 7, які встановлюють в місцях переходу вертикаль-ної (похилого) ділянки пульповода в горизонтальне. Пульпа обла­дает великою рухливістю і легко розтікається під кутом 5-8° до горизонту, тому всі вироблення, що примикають до за­кладываемому простору, мають бути відокремлені відшиванням або перемичками. Керувать роботою гідрозакладочного ком­плекса з пульта 10. Відфільтровану із закладного масиву воду уловлюють за допомогою перемичок на відкатувальному гори­зонте, відводять в дільничні відстійники. Після освітлення воду перекачують в підземний водозбірник головного водоот­лива 8, а далі насосом - на поверхню по трубопроводу. Пе­ред зведенням закладного масиву видобуток вугілля прекра­щают.

Мад. 6.1. Пневматическая закладка

виробленного простыру

а б

 

Мал. 6.2. Схемы возведення закладочного масива с допомогой трубопровода с боковим виносом закладного матеріала: а - при индивидуальной крепи; б -при механізірованной крепи и различних способах креплення трубопровода: / -трубопровод; 2 -отклоняющие колена; 3 - домкрат пере­движки; 4 - салазки; 5-ограждення; 6- домкрати креплення трубопровода

 

 

Мал, 6.3. Принципиальная схема комплекса гідравличеной закладки

Технологія гідрозакладки зводиться до зведення у вира­бленном просторі вузьких закладних смуг, паралель­них очисному вибою. Технологія зведення закладної смуги залежить від техно-логії виїмки вугілля і напряму пере­мещения очисного вибою. Ширіна закладної смуги (крок за-кладки) залежить від умов залягання пласта, властивостей порід покрівлі і вигляду закладного матеріалу і змінюється від 3 до 8 м.

Мал. 6.4. Схеми зведення закладного масиву при гідрозакладці:

1-комбайн; 2-вибійний конвеєр; 3 - обгороджування; 4 - конвеєр підготовчого вироблення; 5 -пульпопровід; 6-закладний масив (розміри в метрах)

При відробітку пологих пластів (шарів) лавами по простіру гідрозакладку смуги можна проводити так само, як і при пневмозакладке, коли посередині смуги розташовують пульповод, який у міру заповнення смуги закладним матеріалом укорочують і вмонтовують для нас-тупної смуги (мал. 6.4, а).

Привибійноє простір від виробленого перед заклад­кой відокремлюють обгороджуванням з дощок, мішковини, металличе­ской сітки або переносних щитів.

При відробітку пластів лавами по повстанню уздовж вибою прокладають пульповід з бічними відведеннями через кожних 10 м. (мал. 6.4, б]. В цьому випадку привибійное простір можна не захищати; захищають лише вироб-лення, примикаю­щиє до закладного масиву (ходки). Для кра-щого заповнєння виробленого простору на пологих пластах пульпо­від в лаві підвішують ближче до покрівлі, а вибій лави при від­роботкє по повстанню розташовують діагонально.

Достоїнства гідрозакладки: висока продуктивність (до 200-300 м³/ч зак-ладного матеріалу), висока міра механізації, мала важкомісткість робіт, простота оборудова­ння і ведення робіт, висока щільність закладного маси-ву (усадка 7-15%). Недоліки: подача в шахту великого ко­личества води, яка зволожує повітря і забруднює виробки, неможливість поєд-нання робіт по закладці з вибудку вугілля. Крім того, необхідні додаткові вироблення для освітлення води і водовідливні установки для її відкачування.

Тверднуча закладка. Закладний масив, обра­зованный при пневмо- або гідро-закладці, володіє невеликою міцністю, щільністю і не виключає усадку. Тому в особливо відповідальних випадках знахо-дить вживання твердею­щая закладка (лита або жорстка).

Лита закладка -суміш низькоактивного терпкого за­полнителя з активізуючими добавками (цемент) і води. Готують цю суміш на спеціальних комплексах і по трубопро­водам, самоплив транспортують у виробленє простран­ство, де укладають в закладний масив.

Жорстка закладка - суміш інертного заповнювача, який за допомогою пневмозакладочной машини транспорти­руют по трубах у вироб-лений простір, і терпкого ве­щества з водою, які вводять перед местомом зведення за­кладочного масиву. Воду вводять в невеликій кількості для схоплювання терпкої речовини.

Як заповнювач для тверднучої закладки приме­няют подрібнений шлак металургійних заводів, золу теп­лових електростанцій, породу шахтних відва-лів, що перегоріла, пісок, дрібний гравій (приблизно 60-62%). Як вяжу­щего речовина застосовують мелений доменний шлак або горельники (16-17%) і портландцемент марки 400 (2,3-2,4%). Води додають 17-18 %.

Закладний масив з додаванням терпких речовин швидко твердне, набуває високої міцності, що поз­воляет вести роботи під ним як під природною покрівлею вже через місяць після зведення закладки. Технологія візведення закладних смуг при тверднучій закладці подібна до технології при пневмо- або гідрозакладці.

Відповідно до Правил технічної експлуатації вугільних шахт керування покрівлею повної за­кладкой слід застосовувати для охорони відповідальних соору­жений і водоймищ на поверхні; при слабких і схильних до сповзання порідах грунту або вельми слабких породах грунту і покрівлі на крутих пластах; під пожежними ділянкам і ділянкам небезпечними по проривах глини; при розробці могутним крутих пластів з самозаймистим вугіллям; при роз­робке крутих пластів, небезпечних по раптових викидах вугілля або газу.

Часткова закладка. Призначення способу- предупре­дить обвалення не лише ос-новної, але і безпосередньої покрівлі. Суть способу полягає в тому, що вироблений простір (за межами привибійного) частковий запол­няют породою у вигляді смуг (по простіру або падінню), на які спирається безпосередня покрівля. У міру уплотне­ния породи в смугах покрівля прогинається без обвалення поблизу при-вибійного простору. Часткову закладку при­меняют при пологому і похилому заляганнях в породах IV класу по класифікації ДОНУГИ, а при крутому- в породах IV і VI класів, тобто коли в безпосередній покрівлі зале­гают потужні монолітні і важкообвалюваємих породи або коли над пластом залягає основна покрівля при по-тужності пластів не більше 1,5 м.

Пологі і похилі пласти. При керування покрівлею частковою закладкою в лаві по простіру (мал.6 5) або по падінню (повстанню) залежно від напряму от­работки пласта викладають бу-тові смуги 1 шириною 4- 6 м., але не менше 3,5-кратній потужності пласта. Відстань між смугами приймають рівним 4- 12 м., ви-ходячи з устой­чивости порід, щоб покрівля не обва-лювається поблизу привибій­ного простори. У міру посування вибою лави бутові смуги на-рощують. Відставання бутових смуг від вибою лави дорівнює ширині привибійного простору (2- 4 м.) і не дол­жно перевищувати величини, передбаченої паспортом крепле­ння і керування покрівлею в очисному вибої. Породу для ви­кладки бутових смуг отримують при про-веденні в лаві буто­вых штреків 2 шириною 2-4 м. і висотою підривання 0,8- 1,5 м. При прий-нятій ширині буто-вого штреку висота підривання.

h_n=ml_б/(aK_p),

де, m- потужність пласта вугілля, що виймається, м/; l_б- ширина бу­товой сму-ги, м.; а-шири-на бутового штреку, м.; Kp= 2÷2,2 – коефіцієнт розпушування породи.

Підривання в бутовому штреку може бути нижней (грунти) або верхньою (покрівлі). У шахтах, небезпечних по газу, слідує под­ривать грунт. Виїмку породи в бутових штреках проводять буропідривним способом. Ходові шпури 3 бурять в вибої бу­тового штреку завглибшки 1,5- 3 м. Щоб при підриванні заря­дов в шпурах руйнування породи не поширювалося на привибійное простір, пробивають оконтуривающую органку 4 з дерев'яних стійок. Висхідні і низхідні шпури бу­дят з боку привибійного простору лави. Викладення бу­тових смуг проводять уручну і розташовують їх нижче за буто­вих штреки, оскільки при цьому легко закладати породу. Пе­ред початком закладки породи оглядають достаток крепи і покрівлі, оббирають навислі шматки поро-ди, очищають грунт від вугілля, при необхідності встановлюють запобіжні стійки. Краї порідних смуг (стінки) шириною не менше 1 м. викладають з крупних шматків породи і розклинюють їх. Простір же між стінками заповнюють дрібними кус­ками породи. Забороняється залишати в бутовій смузі не за­полненные породою порожнечі, оскільки це може привести до уве­личенню гірського тиску на крепь, прогину і обваленню покрівлі.

Спочатку викладають нижню стінку, а потім частину бічної стінки (з боку ви-бою лави), яку нарощують у міру закладки бутової смуги. При закладці поро-ди ме­таличну привибійную крепь видаляють.

Бутовий штрек має бути закріплений на відстані не менше 3 м від вибою, остання частина штреку поступово обвалюватись. Важкомісткість керу-вання покрівлею часткової заклад­кой на 50-70 % вище, ніж при повному обваленні. Тому часткова закладка доцільна лише в умовах, коли неможли-во застосувати повне обвалення.

 

Мал.6.5. Керування покрівлею частковою закладкою породою з бутових штре­ков на пологих пластах: а-схема лави;, б -технологія нарощу-вання бутової смуги (розміри _в метрах).

Круті і крутопохили пласти. Особливість керування покрівлею частковою закладкою при такому заляганні полягає в тому, що відбита вибухом зарядів ВВ порода сама скачується вниз, її не потрібно доставляти і укладати. Але для утримання породи в бутовій смузі необ-хідне соору­жать спеціальні ящи-ки. Бутові смуги можна розташовувати по простіру або по падінню пласта (мал. 6. 6). При расположення смуг по простірупороду отримують в бутових штреках при підриванні покрівлі або грунту. Ширіна смуги 6-14 м. Виїмку породи проводять вибуховими роботами з по­мощью низхідних або висхід-них шпурів, пробурених з боку привибійного простору лави. Кожна порід-на смуга стримується полком 1, який настилають на кострах 2, що укла-даються через одну крепь. Нарощування смуг про­изводят щодня. Перед нарощуванням смуги пробивають органку 3 і роблять відши-вання 4. У влаштований ящик скатыва­ется підірвана в бутовому штреку порода і від-бувається самоподбучивання. Бутовий штрек в цьому випадку кріпити необяза­тельно.

Мал. 6.6. Керування гірським тиском частковою закладкою на крутих пла­стах: а –поло-сами по простіру; б- смугами по падению а - технологія нарощу-вання бутової смуги (розміри в метрах)

У породах VI класу по класифікації ДОНУГИ при поч­вах, схильних до сповзання, або коли за умовами газовиде­лення вибухові роботи в лаві недопустимі, в породах IV класу бутові смуги розташовують по падін-ню. Породу для утворення смуг отримують при проведенні і ремонті венти­ляційних і проміжних штреків. Перед закладкою в лаві владнують порідні ящики з двох лав відшивання з обапо­лов 1 (мал. 6.6, б) і костриць 2. Між кострами пробивають органку. Зведення бутової смуги зводиться до заповнення ящика породою шляхом спуску її з вентиляційного штреку. Скинута в лаву порода скачується і заповнює ящик, забезпечуючи необхідну щільність закладки. Розміри кус­ков породи не повинні перевищувати 25 см в поперечнику. Ши­ріна бутових смуг 4-6 крепей, від-стань між смугами в породах VI класу -6-10 крепей, IV классу-10-15 кре­пей. Роботи по пристрою порідних ящиків проводять в ремонтно-під-готовчу зміну, а по зведенню бутових по­лос-у всіх змінах.

 

 

Лекції № 7

Тема лекції: Розробка потужних пластів.

Мета: Дати загальні відомості про сутність розробки потужних пластів, повну виэмку, родыл на шари, виэмка щитами.

 

Зміст лекції

План лекцій:

1. Загальні відомості про розробку потужних пластів.
2. Технологія очисних робіт при виїмці пологих і похилих пластів на всю потужність.
3. Технологія очисних робіт при розробці пологих і похилих пластів похилими шарами з обваленням порід покрівлі.
4. Технологія очисних робіт при відпрацюванні потужних пластів із застосуванням щитових перекриттів.
   
   

Джерело

1. Основна.

1.1. Технологія підземної розробки пластових месторожденії користних копалин: Учебнік для вузів / Под общ. ред. В.И. Бондаренко. – Днепропетровск: НГУ, 2003. – 708 с.

1.2. Технологія підземной розробки пластових месторожденії користних копалин: Учебнік для вузів / Под общ. ред. А.С. Бурчакова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Надра, 1987. – 487 с.

1.3. Технологія підземной розробки пластових месторожденії користних копалин: Учебнік для вузів / Под общ. ред. Д.В. Дорохова. – Донецк: ДГТУ, 1997. – 385 с.

 

2. Додаткова

2.1. 1. Бурчаков А.С., Жежелевский Ю.А., Ярунин С.А. Технологія и механізація підземной розробки пластових месторожденії: Учебнік для вузів. – М.: Надра, 1989.-431 с.

2.2. Технологія підземной розробки пластових месторожденії: Учебнік для вузів / Под общ. ред. А.А. Борисова. – М.: Надра, 1972. – 536 с.

2.3. Кілячков А.П. Технологія гірничего виробниства: Учебнік для вузів / - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Надра, 1992. – 415 с.

 

Питання для перевірки якості засвоєних знань

I. Що таке шар

2. Яки бувают шари

3. Що таке щит

4. Що таке гыбке перекриття

 

 

Питання для самостійної роботи

1. Технологія очисних робіт при розробці потужних пластів похилими шарами із закладкою виробленого простору.