Слоевые системы разработки мощных пластов. Общие сведения. Порядок отработки слоев

К мощным относятся пласты толщиной свыше 3,5 м.

Мощные пласты, выемка которых сразу на полную мощность затруднена, разделяют на отдельные слои, отрабатываемые самостоятельно (как отдельный пласт средней мощности) в определенной последовательности.

Слой – ограниченная двумя параллельными плоскостями часть мощного угольного пласта.

Слои бывают:

- наклонные – располагаются параллельно плоскости напластования, т.е. кровле и почве;

- горизонтальные – горизонтально к плоскости напластования;

- поперечно-наклонные – под углом 30-45°к плоскости напластования.

Толщина слоя составляет:

· при индивидуальной крепи не более 2,5-3,5 м;

· при механизированной крепи достигает 4,5-7 м.

Чем больше толщина слоя, тем меньше их в пласте, а следовательно, меньше подготовительных выработок проводится для выемки пласта. С увеличением толщины слоя требуется более сложная и тяжелая крепь, труднее производить выемку угля и управлять горным давлением, что в конечном счете, снижает производительность труда и безопасность работ.

Слои могут отрабатываться в нисходящем, восходящем и комбинированном порядке (при нисходящем порядке сначала вынимают самый верхний слой, а затем нижележащий, при восходящем – наоборот).

Порядок отработки слоев определяется с учетом свойств угля и вмещающих пород, мощности и угла падения пласта, а также необходимостью недопущения сдвижений земной поверхности.

В зависимости от выбранного порядка выемки слоев применяют следующие способы управления кровлей.

1. Полное обрушение смещающих пород (только при нисходящей отработки слоев). При этом для защиты призабойного пространства нижележащего слоя от проникновения в него обрушенных пород между слоями оставляют породные прослойки (при их наличии и достаточной прочности) или межслоевые пачки угля толщиной 0,3-1 м. делают это в связи с тем, что процесс слеживания и уплотнения обрушенных пород кровли, особенно труднообрушаемых, весьма длительный. Однако породные прослойки бывают не всегда, а оставление межслоевой пачки увеличивает потери угля (до 20%0 и связано также с возможностью возникновения эндогенных пожаров (при склонности углей к самовозгоранию) → для снижения потерь толщину межслоевых пачек угля можно уменьшить путем их химического упрочнения:

- за счет нагнетания через шпуры, пробуренные в почве вынимаемого слоя, упрочняющего раствора из карбамидной смолы;

- за счет пропитки верхнего слоя межслоевой пачки угля этим же раствором, подаваемым в выработанное пространство по трубопроводу через форсунки из-под механизированной крепи.

Вместо оставления породных прослойков и межслоевых пачек угля возводят искусственную кровлю следующими способами.

а) Возведение межслоевых перекрытий. Укладываются на почве всех вынимаемых слоев (кроме последнего) и бывают:

- деревянные настилы из обапола (уже не применяют);

- перекрытия из полимерной пленки или капроновой сетки;

- гибкие перекрытия из металлических полос сечением 50х3,2 мм в виде решетки (впереплет) с ячейкой 20х25 мм и сверху в 2-3 слоя сетка Рабица.

б) Химическое упрочнение обрушенных в верхнем слое пород. При пропитке верхнего слоя межслоевой пачки угля пропитывается одновременно и нижний слой обрушенных пород в этом слое.

в) Увеличение слеживаемости обрушенных пород. Между отработкой слоев выдерживается время, необходимое для формирования отработанного пространства вышележащего слоя в устойчивую кровлю для нижележащего слоя. Способ возможен при наличии в кровле пород, склонных к уплотнению и слеживанию. Для ускорения периода слеживаемости некоторые породы увляжняют с помощью глинистой пульпы, подаваемой в выработанное пространство по трубам с вент.штрека или из призабойного пространства.

2. Закладка выработанного пространства производится обычно при восходящем (закладочный материал в нижнем слое служит почвой для верхнего) и реже – при нисходящем порядке отработки слоев.

В результате закладки слоев при восходящем порядке после отработки нижнего слоя почвой для второго слоя служит массив закладочного материала и т.д. для всех последующих слоев. При этом верхний слой может быть отработан с полным обрушением кровли.

В результате усадки закладочного массива под воздействием горного давления угольный массив вышележащего слоя растрескивается на отдельные блоки → потери угля, ГДЯ и т.д.

Для уменьшения деформаций в вышерасположенных слоях (т.е. для избежания разрушения вышележащего массива угля) необходимо применять закладку с высокими компрессионными свойствами. Как правило, это зидрозакладка из песка или дробленных горных пород, обеспечивающая максимальное уплотнение и минимальную усадку.