Отжим угля был получен практическим путем на ряде шахт Донецкого бассейна, особенно сильно он проявлялся на шахтах № 3 им.Дзержинского (трест "Свердловуголь"), им. Кагановича трест "Донбассантрацит"), № 1-2 (трест "Свердловуголь"), "Дельта-2" (трест "Ворошиловуголь") и др. \43\

Шахта № 3 им. Дзержинского является примером образцового использования горного давления для получения отжима угля в таких размерах, когда без подрубки обеспечена свободная выемка антрацита, имеющего включения кварцита и пирита.

Не останавливаясь на горногеологической характеристике, которая довольно полно дана в I главе, отметим следующее: шахта до 1933 г. производила выемку угля с помощью врубовой машины, управление кровлей осуществлялось частичной (на 65%) закладкой выработанного пространства породой, рабочее пространство крепилось деревянными стойками под обапол; расстояние между ними - 0,8-1,0 м.

В конце 1932 г. из-за наличия включений и частых зажимов бара нередко лавы оставались неподрубленными. Отбойщики, обнаружив в средней части лавы раскрытые трещины в угле ("задиры"), с помощью тонких ломиков ("поддир") легко отваливали полосы угля в сторону. В нижней и верхней частях лавы такое отделение полосы угля производить не удавалось, так как отжим в этих местах был недостаточным, и уголь приходилось подрубать.

В середине 1933 г. опытным путем были найдены параметры, при соблюдении которых отжим угля достигался по всей лаве и надобность в подрубке угля отпала. Работа на отжим производится шахтой и в настоящее время.

Вначале рабочее пространство крепилось строго по паспорту стойками, заостренными "на карандаш" (фиг. 22).

Организация работ в 33-й (восточной лаве приведена на фиг. 24.

После перехода лавой на выемку с помощью отжима добыча увеличилась вдвое, производительность труда трудящихся по лаве повысилась на 60%; при переводе всей шахты на выемку с помощью отжима производительность труда рабочего по забою выросла на 44%, выход сортов антрацита улучшился.

Опыт работы шахты показал, что породы кровли, опираясь на закладку, медленно оседают, образуя плавную кривую прогиба. Прогибаясь, породы разрушают пласт, смещают уголь в сторону выработанного пространства, образуя в нем "задиры", которые и обеспечивают легкую его отбойку без вруба.

Плавный прогиб кровли обеспечивается своевременным наращиванием породных полос. В случаях отставания породных полос более чем на 4 м или несвоевременной их подбутовки, в кровле появляются обрезы, плавный прогиб нарушается, давление на забой ослабевает и свойства отжима теряются.

Отставание породных полос более 4 м, в тех случаях, когда кровля не нарушается, приводит к заклиниванию пласта.

Для возобновления отжима в этих случаях требуется продвинуть забой с помощью взрывчатых веществ на 1-2 м и получить необходимый прогиб пород без нарушений их оплошности.

Медленное подвигание лавы (0,8 м) вызывает нарушения в кровле и, как следствие, уменьшение степени отжима. \45\

Крепление лавы стойками, не заостренными "на карандаш", вызывает "коржение" и обрезы в кровле, отжим угля прекращается.

Искривление лавы, а также отставание верхнего кутка, ведущее к увеличению угла между линией забоя и кливажными трещинами, приводит к резкому ухудшению отжима [7].

Горно-геологические данные по шахте приведены в табл. 1, здесь же отметим лишь некоторые особенности: пласт имеет однородное строение, уголь хрупкий, очень сухой и пыльный, кливаж выражен слабо и с линией забоя образует угол в 5 - 10°. Система работ - сплошная, управление кровлей - полным обрушением.

При подвигании лавы от разрезной печи по простиранию на 25 м давление на забой возрастает настолько, что уголь отбивается вручную и необходимость в подрубке его отпадает.

После посадки кровли степень раздавливания угля уменьшается и уголь делается крепче. Первый цикл после каждой посадки выбирался без больших усилий на глубину 0,3-0,4 м, второй - уже на глубину 0,7-0,8 м, на третьем цикле уголь, обычно был раздавлен на 1,5 м и свободно выбирался на глубину в 1,0 м.

Таким образом, по мере увеличения ширины рабочего пространства давление на забой увеличивалось и зона разрушения угля вглубь целика расширялась.

Выемка угля производилась следующим образом: навалоотбойщик на своем пае проходил нишу шириной в один метр и более, глубиной, равной одному циклу, - 1,3- 1,4 м; по окончании проходки ниши производит отбойку угля вверх или вниз. При оставлении неотбитого пая, выступающие части заклинивались, и отбойка угля затруднялась. Слабое раздавливание угля замечено при: 1) некачественной посадке лавы, 2) появлении заколов и обрезов у забоя, 3) неравномерном креплении рабочего пространства, 4) медленном и нерегулярном подвигании лавы, 5) остановках забоя в праздничные дни, 6) появлении "присухи" в кровле, 7) искривлении линии забоя [3].

В дополнение к табл.1, в которой приведена горно-геологическая характеристика шахты, укажем, что залегание пласта спокойное, антрацит чистый, включений колчедана содержит мало, в средней части пласта находится небольшой мягкий прослоек, кливаж выражен ясно и направление его совпадает с падением. Система разработки - сплошная. Управление кровлей \46\ частичной закладкой выработанного пространства породой, получаемой от подрывки кровли в бутовых штреках. Ширина породных полос - 7 м, бутовых штреков - 3 м. Крепление рабочего пространства - деревянными стойками через 1,0 м друг от друга по падению и простиранию.

Впервые отжим появился после перехода на управление кровлей частичной закладкой и был наиболее полно выражен в лавах, окруженных стрех сторон выработанным пространством. В коренных лавах отжим имелся только внизу, верхняя часть 30 - 40 м подрубалась машиной.

Попытки усилить отжим путем перехода на податливое крепление не привели к положительным результатам, так как в кровле появлялись обрезы и отжим угля прекращался. Возобновление отжима в этих случаях достигалось подвиганием забоя по простиранию на 1 м с помощью взрывчатых веществ, т. е. путем увеличения свисающей части кровли.

Переход на выемку угля с помощью отжима в сравнении с ранее применявшимся способом выемки при полном обрушении и работе врубовой машины позволил увеличить производительность рабочего по лаве на 24% [4].

На участке шахтного поля пласт залегает спокойно, прослойков не имеет. Уголь пласта марки Т - средней крепости, имеет ясно выраженный кливаж. Система разработки - сплошная.

При переходе шахты к работе на отжим в 1934 - 1935 гг. управление кровлей осуществлялось полным обрушением с помощью однорядной органки, вместо двухрядной, устанавливаемой в настоящее время. Между органкой и грудью забоя по падению на расстоянии 1,2 м друг от друга ставились костры (фиг. 25).

Помимо приведенных примеров, отжим угля, хотя и в меньшей степени, проявлялся и на ряде других шахт: № 23, № 14-17 им.Свердлова, им. Володарского (трест "Свердловуголь"), № 17, № 29 (трест "Сталинуголь"), № 27, № 18 имени Сталина (трест "Снежнянантрацит") и др., но, к сожалению, использовался не в достаточной мере.

Из всего сказанного можно сделать следующие основные выводы:
1. Отжим угля возможен при условии:
а) наличия в кровле пород, допускающих прогиб без видимого разрыва их сплошности, или пород, опускающихся большими блоками;
б) спокойного залегания месторождения;
в) обеспечения максимальной скорости опускания пород кровли на линии забоя или в целике угля на расстоянии до 1,0 м.
2. В рабочем пространстве лавы и в целиках впереди забоя происходит непрерывное движение боковых пород, вызываемое выемкой угля. Движение пород в целике прослежено на расстоянии до 10 м от забоя, проявление интенсивного опускания отмечается на расстоянии 2 м и максимального - около 1 м.
3. Величина опорного давления зависит как от крепости боковых пород и угля, так и от ширины рабочего пространства.
4. Движение угля в сторону выработанного пространства связано со скоростью опускания кровли в целике, но строгой зависимости при этом не наблюдается.
5. Интенсивное опускание непосредственной кровли происходит вслед за врубом и при выемке подрубленного угля. При выемке угля стругом опускание кровли происходит плавно, без скачков, характерных для машинного забоя.
6. Увеличение интенсивности опускания кровли при строгании угля происходит вслед за прохождением струга.
7. Процесс закладки не оказывает влияния на скорость опускания кровли. Посадка повышает интенсивность опускания кровли в непосредственной близости от места обрушения.
8. Движения угля в первые полтора-два часа после посадки почти не замечается; в дальнейшем оно происходит с небольшой скоростью и увеличивается по мере нарастания давления пород.
9. Взрывание вызывает ускорение движения угля в целике на глубине более 5 м.
10. Интенсивное раздавливание и отжим угля распространяются на глубину до 0,5 м, видимая трещиноватость на глубину свыше 1 м.
11. Равномерная стекловидная структура угля и однородное сложение пласта благоприятствуют отжиму угля. \48\
12. Движение угля в сторону выработанного пространства может быть получено при любой его крепости. Наилучшие результаты достигнуты на крепких антрацитах.
13. Движение угля в пласте происходит неравномерно, вначале происходит выдавливание более слабых пачек угля или прослойков.
14. Наличие кливажа в угле способствует отжиму угля. Лучшие результаты достигаются при совпадении линии забоя с направлением кливажных трещин и падении их на выработанное пространство.
15. Наличие слабых прослойков в пласте (как угля, так и породы), расположенных в нижней части, способствует движению верхней пачки угля; слабые прослойки в верхней части пласта ослабляют давление пород на пласт и исключают возможность отжима. Крепкие прослойки и включения, хорошо связанные с углем, также затрудняют, а иногда полностью исключают его движение.
16. Мощность пласта, невидимому, оказывает малое влияние на отжим угля.
17. Отжим угля возможен на пластах с любым углом падения; с увеличением угла падения следует ожидать уменьшение величины смещения угля и сторону выработанного пространства.
18. Породы, непосредственно залегающие над пластом угля, для получения отжима должны быть прочными и допускать значительный прогиб без образования видимых трещин и нарушений. Слабые породы уменьшают давление на пласт и тем самым исключают его движение. Слоистые породы, с толщиной слоев, не разрушающихся при прогибе, благоприятствуют отжиму.
Породы основной кровли, по-видимому, также имеют значение для получения отжима угля, но влияние их в достаточной степени еще не изучено и требует дополнительных наблюдений.
Породы почвы, как правило, должны быть крепкими.
19. При наличии трещин в породах кровли, образующих блоки, отжим проявляется сильнее в том случае, когда они падают на выработанное пространство.
20. Влияние глубины на отжим угля в условиях Донецкого бассейна не установлено, последний проявляется на глубинах от 70 до 500 м.
21. При выемке сближенных пластов отжим проявляется сильнее в пласте, разработка которого производится в первую очередь. Отстающий пласт всегда находится в зоне ослабленного давления.
22. Наличие влаги приводит к потере свойств упругости пород и к уменьшению их крепости и, как следствие, к ухудшению отжима.
23. Увеличение длины лавы существенного значения на отжим не оказывает, но является положительным фактором потому, что \49\ уменьшает влияние верхнего и нижнего кутков. Искривление забоя лавы приводит к сокращению отжима. Система разработки с прямой и достаточно длинной линией забоя является в этом случае наиболее благоприятной.
24. Уменьшение влияния кутков, помимо удлинения забоя, может быть достигнуто: расположением лав в одну линию, работой спаренных лав, опережением верхнего и нижнего штреков, проходимых широким ходом.
25. Отжим угля проявляется при всех способах управления кровлей. При частичной закладке, ввиду более постоянного режима давления пород кровли, отжим проявляется равномерно. При полном обрушении имеют место усиленные давления перед производством посадок, которые затем уменьшаются, вызывая замедление или временное прекращение движения угля в сторону рабочего пространства.
26. Ширина рабочего пространства оказывает на отжим угля существенное влияние и в каждом конкретном случае должна быть определена опытным путем.
27. Плотность крепления оказывает влияние на движение угля и должна допускать достаточный прогиб кровли (без разрыва ее сплошности). Излишняя плотность крепления уменьшает отжим угля.
28. Увеличение скорости подвигания забоя влечет рост интенсивности смещения пород и уменьшение опускания кровли в пространстве на единицу прохождения забоя.
29. Неравномерное подвигание нарушает давление на забой и уменьшает отжим угля.
30. Медленное подвигание и остановка забоя приводят к заклиниванию пласта и, как следствие, к прекращению отжима.
31. Для каждого конкретного случая при определенной плотности крепления, ширине рабочего пространства и способе управления кровлей существует благоприятная для отжима угля скорость подвигания забоя.
32. При больших скоростях подвигания забоев для сохранения нормального смещения угля (отжима) в сторону выработанного пространства надо повышать давление на забой путем уменьшения плотности крепления или проведения других мероприятий (увеличение ширины рабочего пространства, изменение способа управления кровлей, изменение конструкций крепи и т. д.).