Поддержание и охрана горных выработок.

Эффективная работа очистного забоя возможна при обеспечении нормальных условий эксплуатации горных выработок, т. е. когда сохраняются размеры их поперечного сечения и крепь находится в исправном состоянии, что достигается путем их систематического поддержания (ремонта). На условия поддержания влияет большое число факторов: природных (мощность и угол падения пласта, устойчивость боковых пород и др.) и производственных (длина и тип выработки, размер и форма сечения, материал крепи, близость очистных работ, способ охраны, глубина ведения горных работ и т. д.).

Воздействуя на производственные факторы, теоретически можно обеспечить так называемое безремонтное поддержание горных выработок, при котором отсутствует замена крепи, выпуск породы и т. д. Но и оно не исключает текущего мелкого ремонта (поддирка почвы, замена затяжек и отдельных элементов крепи и пр.).

Безремонтное поддержание выработок можно обеспечить:

соответствующим расположением горных выработок в толще пород и пласта, которое исключает влияние временного и стационарного давления;

проведением выработок с длительным сроком службы полевыми;

проведением выработок с завышенной площадью поперечного сечения с тем, чтобы после деформаций оно было в пределах нормы по условиям эксплуатации;

установкой податливой крепи, при которой общее опускание пород кровли не должно превышать предела технологической податливости постоянной крепи (700 мм для трехзвенных металлических арок).

По характеру проявления горного давления штрек по длине можно разделить на три зоны, которые особенно четко выделяются при бесцеликовой технологии отработки пластов при столбовой системе, когда выемочная выработка сохраняется в выработанном пространстве для повторного использования (рис. 6.14, а, в) или проводится вприсечку к выработанному пространству (рис. 6.14, б). Первая зона (первоначального напряженного состояния горных пород) располагается на 15—20 м впереди очистного забоя и распространяется до забоя штрека. Поскольку на этом участке штрек располагается в массиве угля, то крепь не испытывает усиленного горного давления и не подвергается существенным деформациям. Вторая зона (активного горного давления) начинается от первой зоны и условно заканчивается на расстоянии 100—150 м позади забоя лавы. Здесь происходит массовое обрушение и опускание пород кровли в выработанном пространстве и, следовательно, наибольшая деформация крепи.

Рис. 6.14. Характер проявления горного давления в выработках, охраняемых без целиков, по их длине:

а — при охране искусственными ограждениями для повторного использования выработок; б — в выработках, проводимых вприсечку к выработанному пространству; в — в выработках, оформляемых за лавой в выработанном пространстве

Третья зона (установившегося горного давления) охватывает остальную часть штрека от второй зоны до наклонной выработки. На этом участке опускания пород кровли постепенно затухают, бутовая полоса успевает уплотниться, и крепь штрека испытывает более или менее установившееся по величине горное давление.

Способы охраны пластовых штреков зависят как от природных, так и от производственных факторов. При этом необходимо учитывать, что бутовая полоса, целики и краевая часть массива деформируются под воздействием опорного давления в различной степени. Бутовые полосы деформируются значительно интенсивнее, чем массив или целик (величина их деформации достигает 50% вынимаемой мощности пласта). В результате крепь деформируется неравномерно. Поэтому охрана штреков с возведением односторонних бутовых полос допускается только при разработке тонких пластов. Охрана выработок целиками может применяться при разработке пластов тонких и средней мощности при глубине ведения горных работ до 400—500 м. При больших глубинах резко возрастают размеры целиков и потери угля. В этих условиях рекомендуется проводить выработки вприсечку к выработанному пространству, т. е, в зоне разгрузки, что позволяет уменьшить смещение почвы и кровли в 5—8 раз. Однако проведение выработок по контакту с обрушенными породами может быть рекомендовано и на пологах пластах мощностью более 1,8 м при любой устойчивости пород кровли и почвы. Выемочные выработки для поддержания позади очистного забоя с целью повторного использования необходимо охранять с помощью специальной крепи или искусственных ограждений: железобетонные тумбы при пластах мощностью менее 1,5 м при среднеобрушаемых породах кровли и прочных породах почвы; органную крепь — при мощности пласта от 1,5 до 3,0 м, костры — при наличии ложной кровли; жесткие полосы из быстротвердеющих материалов — при средне- и труднообрушаемых породах кровли, особенно при необходимости обеспечения изоляции выработанного пространства.