Общие сведения о способах управления кровлей

При ведении очистных работ нарушается природное равновесие сил в массиве. Породы в выработанном пространстве, потерявшие опору на угольный пласт, деформируются и разрушаются. Для предотвращения значительных деформаций и обрушений пород в рабочем пространстве очистного забоя проводят различные мероприятия по регулированию проявлений горного давления – крепление рабочего пространства очистного забоя и управление давлением пород кровли за его пределами.

Эффективность и безопасность ведения очистных работ в значительной степени зависят от характера проявления горного давления и от умения управлять им. Правильный выбор способа управления горным давлением – для краткости управления кровлей – позволяет предотвратить обрушение пород кровли в призабойном пространстве, а на крутом падении – и сползание почвы, в результате чего и обеспечивается безопасность и бесперебойность работы по добыче угля.

Сохранность призабойного пространства определяется устойчивостью кровли, шириной призабойного пространства и временем существования её обнаженной поверхности. Эта задача решается путем правильного выбора типа крепи и ее расстановки в очистном забое.

Однако устойчивость призабойного пространства во многом определяется поведением пород основной кровли в выработанном пространстве очистного забоя, возможностью ее обрушения или зависания в виде консолей. Поведение пород в выработанном пространстве характеризуется их обрушаемостью.

Если породы основной кровли имеют две опоры – на угольный массив и опору в выработанном пространстве – устойчивость пород в очистном забое значительно улучшается.

Опорой пород в выработанном пространстве может служить искусственное сооружение или обрушенные породы непосредственной кровли, которые при обрушении увеличиваются в объеме и могут полностью «подбутить» породы основной кровли (рис. 4.1).

Такой способ создания естественной опоры для основной кровли в выработанном пространстве называется способом управления кровлей полным обрушением. Если такие опоры из дробленой породы создаются путем искусственного ихразмещения, то такой способ управления кровлей называется полной или частичной закладкой выработанного пространства.

Условием подбучивания пород основной кровли обрушившимися породами непосредственной кровли является равенство

, (4.1)

откуда

, (4.2)

где h_н – мощность пород непосредственной кровли, м;

– мощность вынимаемого угольного пласта, м;

k_p – коэффициент разрыхления, равный отношению объема обрушенной породы к ее объему в массиве.

Коэффициент k_р составляет 1,15...1,20, а отношение =5…6. Для условий пород категории А₁ и А₂ k_p=1,15. Таким образом, если мощность обрушающихся пород непосредственной кровли равна или больше 6-кратной мощности пласта, то происходит полное подбучивание основной кровли и создается породная опора ее консоли.

Более качественной опорой из породы в выработанном пространстве является его полная закладка привезенной породой, или частичная закладка из породы, получаемой из бутовых штреков.

Выбор способа управления кровлей для конкретных условий производится по классификации Донуги, в основу которой положена величина опускания консоли, характеризующая породы кровли по обрушаемости (см. раздел I). При углах падения пласта более I5° производить посадку кровли в лаве с индивидуальной крепью разрешается только в направлении снизу вверх, при условии нахождения людей на расстоянии не менее 30 м от участка, намеченного к посадке. На этом расстоянии возможно осуществлять и другие работы в очистном забое.

Одновременно посадка кровли на нескольких участках может быть рекомендована при устойчивых породах (Б₄, Б₅).

Применение механизированных крепей объединяет два процесса – крепление и управление кровлей.

Особенности проявления горного давления на крутых пластах определяют специфику управления кровлей.

При полном обрушении в качестве посадочной крепи применяются переносные костры, деревянная органная крепь, стойки ОКУ и др. Стойки ОКУ устанавливают через 2 м по падению, передвигают одновременно из двух-трех точек лавы. Для этого выкладывают предохранительные полки из двух рядов костров. Недостатком является отсутствие ограждения призабойной части лавы от проникновения в него обрушенных пород выработанного пространства.