Способ разработки свиты угольных пластов под водными объектами
Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить безопасность условий разработки и сократить потери угля в предохранительных целиках.Под водным объектом залегает свита пластов. Отработку пластов в пределах предохранительного целика начинают по наиболее влияющему мощному пласту (НВМП). При зтоМ НВМП должен быть удален от водного объекта не менее чем на сорокакратную мощность пласта. Размеры выемочных участков (ВУ) дляотработки НВМП выбирают из расчета высоты зоны водопроводящих трещин (ЗВТ). Указанная ЗВТ должна быть меньше глубины НВМП под водным объектом. Размеры ВУ определяют из соотношения rD,D^/(Df-bDj)^'2]^r2,5'(H^/m^|- -12,5,.где D, и Dg - размеры ВУ по падению и простиранию пласта соответственно, м; Hg, - глубина залегания вынимаемого пласта под водным объектом, м; mg - вынимаемая мощность пласта, м. Затем отрабатывают оставшиеся пласты. Размеры ВУ вь1бирают так, чтобы ЗВТ после отработки того или иного пласта распространялись в пределах ЗВТ. Размеры ВУ определяют из соотношения [D,- D^/(Dt-i-Df)^'^]6f[2,5(Нб±. i4)]/m]-12,5, где h^- расстояние между отрабатываемым пластом и НВМП,М!m - мощность вынимаемого пласта, знак "-" относится к вышележащим"+" относится к ниже-пластам, а знаклежащим пластам по отношению к НВМП.1 ил.(ЛСв
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
РЕСПж ЛИК ае оВ
А1 (Sa)S E 21 С 41 18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ окончании сдвижения горных пород над выработанным пространством вышележащего слоя. Однако этот способ не может быть использован при разработке пластов средней мощности и тонких пластов.
Известен также способ разработки угольных пластов в свите в пределах предохранительного целика под водными объектами, при использовании которого для обеспечения безопасных условий разработки и сокращения поГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4812494/03 (22) 30.01.90 (46) 07.02.92. Бюл. Н 5 (75) Л.Г.Калентьева, И.В.Барсуков и А.Д.Голотвин (53) 622.271(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ю 829946, кл. Е 21 С 41/18, 1979.
Авторское свидетельство СССР 998756, кл. E 21 C 41/18, 1981. (54) СПОСОБ РАЗРАБОТКИ СВИТЫ УГОЛЬНЫХ
ПЛАСТОВ ПОД ВОДНЫМИ ОБЪЕКТАМИ (57) Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить безопасность условий разработки и сократить потери угля в предохранительных целиках..
Под водным объектом залегает свита пластов. Отработку пластов в пределах предохранительного целика начинают по наиболее влияющему мощному пласту (НВМП). При этом HBMll должен быть удален от водного объекта не менее чем на сорокакратную мощность пласта.
Размеры выемочных участков (ВУ) для
Изобретение относится к горной промышленности и может быть исполь- зовано для разработки свиты угольных пластов в пределах предохранительного целика под водным объектом.
Известен способ выемки угля из предохранительных целиков под водными объектами, при использовании которого для уменьшения высоты зоны водопроводящих трещин разработку пласта производят с разделением на слои, каждый из. которых отрабатывают по
2 отработки НВМП выбирают из расчета высоты зоны водопроводящих трещин (ЗВТ). Указанная ЗВТ должна быть меньше глубины НВМП под водным объектом. Размеры ВУ определяют из соотно" " шения (н1эе/(D<+D ) е) Н(2,5 (н /те! -12,5, где D, и D — размеры.ВУ по падению и простиранию пласта соответ" ственно, м; H> - глубина залегания вынимаемого пласта под водным объектом, м mв - вынимаемая мощность пла" ста, м. Затем отрабатывают оставшиеся пласты. Размеры BY выбирают так, что" бы ЗВТ после отработки того или ино" го пласта распространялись в пределах
ЗВТ. Размеры ВУ определяют из соотношения (Dq Dy/(D, +D ) )с((2,5(НЕ 2 ш
2! 2! пластам, а знак "+" относится к ниже- р лежащим пластам по отношению к НВМП. 1 ил. 171074 терь угля в предохранительных целиках предварительно отрабатывают пласт, удаленный от водного объекта на рас. стояние не менее безопасной глубины разработки этого пласта и не более его стократной вынимаемой мощности. Однако данный способ не может быть использован при отработке свит сближенных пластов и пластов большой мощности, т.к. в последнем случае трудно обеспечить расположение водного объекта в зоне полных сдвижений из-за технологических ограничений в размерах очистных выработок. f5 Целью изобретения является повышение безопасных условий разработки и сокращение потерь угля в предохранительных целиках. В предлагаемом способе предварительно отрабатывают наиболее влияющий мощный пласт, удаленный от водного, объекта не менее чем на сорока" кратную мощность пласта выемочными участкамй, размеры которых определя-. 25 ют из соотношения D1D< Нв — — — и 2,5 -- -12,5, D<+Dz где D,D — размеры выемочного участ- щ ка по падению и простиранию пласта соответствен" но, м; m — вынимаемая мощность пла- В ста, м; Н - глубина залегания пласта B под водным объектом; м. Пласты угля, расположенные выше наиболее влияющего мощного пласта, отрабатывают выемочными участками, 4О размеры которых определяют из соотношения D D Нз+М 2 5-— -= = — -12 5 2 < . m Ф DI +D2, 45 где h — расстояние между отрабатыва- М емым пластом и наиболее влияющим мощным пластом, м; m — мощность вынимаемого пласта, м; 50 знак "-" относится к вышележащим пластам, а знак "+" относится к нижележащим пла" стаи по отношению к наиболее влияющему мощному пласту. На чертеже показана схема осуще- ствления предлагаемого способа. Способ осуществляют следующим образом. 9 4 Под водным объектом 1 залегает свита из пяти пластов 2-6, из которых один пласт наиболее мощный. От границ водного объекта 1 по углам и " (в направлении простирания пласта 3" ) построена зона влияния водного объекта, в предела:: которой при глубинах залегания соответствующих пластов ниже их безопасных глубин разработки под водными объектами оставляют предохранительные целики. По, известному способу отработку свиты пластов в пределах предохранительного целика можно вести лишь с применением горнотехнических, например закладка выработанного пространства и др., и гор" ных, например выемка угля в пласте на неполную мощность и др., мер охраны от прорывов воды в горные выработки. Высота зоны водопроводящих трещин, которой пропорциональна величина безопасной глубины, определяется как функция глубины разработки пласта, мощности пласта и процентного содержания.в подрабатываемой толще глинистых пород. Однако натурные наблюдения за потерей промывочной жидкости в скважинах, пробуренных над очистными выработками, показывают, что высота распространения зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством существенно зависит от .размеров очистных выработок. Это об.стоятельство позволяет производить отработку всей свиты пластов 2-б в пределах предохранительного целика без применения горно-технических и горных мер охраны от прорывов воды в подземные горные выработки. Для этого в подрабатываемом массиве горных.пород необходимо создать зону водопроводящих трещин, которая не соединялась бы с водным объектом после отработки всей свиты пластов. Необходимую высоту зоны водопроводящих трещин возможно создать, нарезая в пластах выемочные участки соответствующих размеров, для чего первым отрабатывают наиболее влияющий мощный пласт в свите. Первоочередность отработки наиболее влияющего мощного пласта необходима из следующих соображений: большая мощность пласта (2-3,5 и более) в сочетании с необходимыми в данных условиях размерами выемочных участков позволяет создать над выработанным пространством зону воцопроводя1710 УИ щих трещин любой высоты независимо от глубины залегания данного пласта. 11ри этОм нетрудно выдержать условия безопасности работ и не снизить эф5 фективность, т.е. возможно создать выемочные участки, позволяющие применять высоко производительных комплексов и других эффективных технологий без снижения безопасности работ под водным объектом. Безопасность и тех" нологичность работ достигается также тем, что пласт находится на глубине не менее сорокакратной вынимаемой:мощности, т.е. на такой глубине .(40 m) которая позволяет отработать по крайней мере один пласт из всей свиты пластов. Необходимую высоту зоны водопроводящих трещин создают, нарезая очи- 2р стные выработки по пласту 4 с размерами, при которых зона водопроводящих трещин не достигает границ водного объекта и которые определяются по зависимости 25 с?,5 — -12,5, . (1) После отработки наиболее влияющего мощного пласта 4 отрабатывают ос- 30 тавшиеся пласты 2, 3, 4 и б. При:этом размеры выемочных участков по этим пластам в пределах предохранительного целика под водным объектом нарезают исходя из соотношения 35 Нв .1 м — —.— — а 2,5 — = — -12,5. (2) 1+ 2 ш Выбор размеров выемочных участков по пластам основан на зависимости вы- 4 :соты распространения зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством, которая подтверждена натурными наблюдениями за потерей промывочной жидкости в скважинах, пробуренных 45 над выработанным пространством в условиях Кизеловского бассейна. Полученные по натурным исследованиям величины распространения зоны водопроводящих трещин при разлИчных размерах выработанного пространства представлены в табл. Поскольку зависимость, представ" ленная в табл. 1, не может быть ис-. . пользована непосредственно, т.к. зона трещин не должна после отработки пластов достигнуть водного объекта, то она, эта зависимость, преобразована в выражениях (1) и (2) с таким условием, чтобы Нт,g < Нв, где Н высота зоны водопроводящих трещин над пластом 4, м. В соотношения (1) и (2) введен коэффициент запаса, который принят порядка 10 20 ш и Нт е, выражена через Н>. Выемочные участки по пластам расположены выше пласта 4, т.е. по пластам 2 и 3 и пластам, расположенным ниже пласта 4, т.е. по пластам 5 и 6- их нарезают так, чтобы зона водопроводящих трещин после разработки того или иного пласта распространялась в пределах зоны водопроводящих трещин 5 от первого отра" ботанного пласта 4, т.е. выполнялось условие HT +hì(н6э при этом для пластов, расположенных выше пласта ч Н,,„а Н„=(Н„-1 (Н,), а для пластов, расположенных ниже пласт-а 4 Нт,п < Нд (Нт в +1 у Н ) > где HT > — высота зоны водопроводящих трещин от и-го пласта, м; Н - глубина залегания и-го пласта под водным объектом,м h „„ — мощность междупластья между и-м пластом и пластом 4. Все указанные здесь условия соот-. ношения (1) и (2) отражают в полной мере. Исследования показывают, что высота зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством пласта вследствие более плавного характера деформирования пород в повторно подрабатываемой толще равна или на 30-; 403 меньше величинь1, которая имеет место при первичной подработке этим пластом толщи горных пород. При срав" нительно равных размерах выработанно-. го пространства в пластах свиты высота зоны водопроводящих трещин при повторной подработке распространяется в пределах„ зоны водопроводящих тре- ° щин,. образовавшихся над ранее отработанным пластом. Таким образом, создацая мощным наиболее влияющим пластом в толще -горных пород зону водопроводящих трещин необходимой нам высоты и нарезая в плас- . те выемочные участки определенных размеров, отрабатывают всю свиту пластов в 1710749 в пределах предохранительного целика под водный объект, формируя при этом зону водопроводящих трещин от пластов, лежащих выше и ниже первого, ранее отработанного пласта в, пределах зоны водопроводящих трещин "этого пласта., При таких условиях зона, ;водопроводящих трещин от отработки свиты пластов не достигает границ вод- ного объекта и обеспечивается безопас ная отработка свиты пластов в пределах предохранительного целика под этот водный объект. Пример. Водный объект 1 необ-:15 ходимо подработать свитой из пяти пластов 2-6. Данную свиту пластов полностью отработать нельзя, т.к. ее .можно разрабатывать лишь по пластам 3, 5 и 6 (наиболее эффективный поря- 0 док отработки), остальные запасы по пластам 2 и 4 уходят в потери. Расчет произведен при средней мощности аргиллитоя.алевюрлитов и сланцев,0-20ф. Могут быть и другие варианты, на пример отработаны пласты 2 и 6 или один (любой) пласт длиной свиты, но последние два варианта отработки еще менее эффективны: большие потери угля в предохранительных целиках. Однако30 натурные наблюдения за распространением зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством позволяют более эффективно и без снижения безопасности работ отработать данную свиту пластов в границах предохранительного целика под водный объект. Для этого лервым отрабатывают пласт Й, как наиболее влияющий и мощный. При этом выемочные участки нарезают со следующими размерами: D1=100 м, Dg= =ЗОО м (— — — =95), DR+DC Горно-технические параметры по пластинам представлены в табл. 2.,45 Отработка пласта и с такими разме-: рами выемочных участков приводит к образованию над выработанным пространством зоны водопроводящих трещин высотой в 100 м (см. табл. 2). Затем производят отработку пласта 2 с разме-! рами выемочных участков: В =150, ВО= 600 м. При этом над пластом образуется зона водопроводящих трещин в 70 м, т.е. ее высота практически не превышает высоты зоны водопроводящих трещин, обрайовавшейся после отработки пласта 4. Отработка следующего пласта 3 при тех же размерах выемочных участков сопровождается образованием зоны водопроводящих трещин в пределах . уже созданной зоны трещин при отработке пластов 4 и 2. Таким we обра отрабатываются пласты 5 и 6. Если даже учесть тот факт, что при повторной подработке зона водопроводящих тре» щин может увеличиваться на 20-303, то в данном способе условия безопасности соблюдены, так как зона водопрбводящих трещин не достигает водного объекта (см. табл. 2). Размеры выемоч-. ных участков, представленные в табл.2, могут быть и другие (например, для пласта 2 91=200 и; В =650), но всегда должно выполняться при этом соотношение (1) и (2). Формула изобретения Способ разработки свиты угольных пластов под водными объектами, включающий предварительную отработку од= ного пласта свиты, удаленного от входного объекта на расстояние н» менее безопасной глубины разработки этого пласта, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасных условий разработки и сокращения по:-терь угля в предохранительных целиках, предварительную отработку в свите ведут йаиболее влияющего мощного пласта, удаленного от водного объекта не менее чем на сороккакратную) вынимаемую мощность указанного пласта выемочными участками„ размеры которых определяют из соотношения D Й 2,5 — -12,5, 1 2 шв 11 +Ов где D О и В - размеры выемочного участка по падению и простиранию пласта соответственно, м; Н В - глубина залегания вынимаемого пласта под водным объектом; m — вынимаемая мощность пласта, м, а отработку угольных пластов, лежащих выше и ниже наиболее влияющего мощного пласта, ведут выемочными участками, размеры которых определяют из соотношения D De Нв 1в с 2 5 -= — -12,5, Д Ш где h — расстояние между отрабатываемым пластом и наиболее влияющим мощным пластом, м; ш — мощность вынимаемого пласта, м; 1710749 знак н-" относится к вышележащим лежащим пластам ho отношению к наипластам, а знак "+" относится к ниже- более влияющему мощному пласту; Та бли ца 1 ° а Hr р рг D) D2. рг+рг г+ г ;Таблица,2 Пласт Н, m) Ьн) р)рг р1 ° Н. + О,ЗН1., р и и, м ф+ г и г 35 — 179 20 204 О 95 194 35 295 Техред Л. Сердюкова Корректор И.Самборская Редактор И. Стрельникова Заказ 320 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5 Производственно-издательский комбинат,"Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 4 6 115- 1 5 130 1,5 150 3,5 165 2,0 185 1 5 100 8 110 8 120 26 . 140 25 140 150 l 00 150 6оо 70 600 70 300 100 600 90 600 70 90 130 
