Характеристика месторождения и Анализ условий охраны и поддержания выработок 3 страница

Расчёт смещений в пластовых выработках, охраняемых разгрузочными полосами при проведении с двухсторонней раскоской и целиками. Расчётные формулы сведены в табл. 5.13.

Таблица 5.13 - Формулы расчёта смещений в пластовых выработках, охраняемых разгрузочными полосами и целиками (тип выработки 2к, рис. 5.7).

Степень влияния соседних пластов свиты	Формулы расчёта смещений кровли  и почвы  выработки
Одиночный пласт
Предварительная надработка
Предварительная подработка	То же, что и для одиночного пласта
Последующая надработка
Последующая подработка
Влияние целиков на соседнем пласте

Расчёт смещений в пластовых выработках, охраняемых бутовыми полосами. Расчётные формулы сведены в табл. 5.14.

Таблица 5.14 - Формулы расчёта смещений в пластовых выработках, охраняемых бутовыми полосами (тип выработки 3к, рис. 5.8).

Степень влияния соседних пластов свиты	Формулы расчёта смещений кровли  и почвы  выработки
Одиночный пласт
Предварительная надработка
Предварительная подработка	То же, что и для одиночного пласта
Последующая надработка
Последующая подработка
Влияние целиков на соседнем пласте

Расчёт смещений в выработках, проведённых по выработанному пространству (по обрушенным и уплотнённым породам). Расчётные формулы сведены в табл. 5.15.

Таблица 5.15 - Формулы расчёта смещений в выработках, проведённых по выработанному пространству (по обрушенным и уплотнённым породам)
(тип выработки 4к, рис. 5.8).

Степень влияния соседних пластов свиты	Формулы расчёта смещений кровли  и почвы  выработки
Одиночный пласт
Предварительная надработка
Предварительная подработка	То же, что и для одиночного пласта
Последующая надработка
Последующая подработка
Влияние целиков на соседнем пласте

Расчёт смещений в подготавливающей выработке, проводимой в зоне разгрузки. Расчётные формулы сведены в табл. 5.16.

Таблица 5.16 - Формулы расчёта смещений в полевых выработках, охраняемых с помощью разгрузочной лавы (тип выработки 6к, рис. 5.9).

Степень влияния соседних пластов свиты	Формулы расчёта смещений кровли  и почвы  выработки
Одиночный пласт
Предварительная надработка
Предварительная подработка	То же, что и для одиночного пласта
Последующая надработка
Последующая подработка
Влияние целиков на соседнем пласте

Примечание: в том случае, если имеются ещё последующие надработки или подработки выработки, то их влияние учитывается таким образом, что для каждой дополнительной надработки или подработки рассчитываются параметры , , , , , , ,  и уменьшенные в 1,5 раза добавляются в скобки соответствующих формул.

 

В формулы таблиц 5.11 – 5.16 входят следующие параметры (далее используются разработки ВНИМИ [4] и ряд формул, вычисленных для номограмм, разработанных ВНИМИ):

 - коэффициент влияния угла залегания пород и направления проходки выработки. Для выработок, проведённых по простиранию или по падению пород: при  - , при  -  при

.     (5.11)

Для выработок, проведённых вкрест простирания пород:  - , при  - , при

.      (5.12)

 - коэффициент влияния размера выработки.

,            (5.13)

 - ширина выработки вчерне, м.

 - коэффициент воздействия других выработок. Для одиночной выработки , для параллельных выработок

,            (5.14)

 - соответственно ширина каждой из параллельных выработок, м;

 - расстояние между боками выработок, м;

 - коэффициент, определяемый по табл. 5.17.

Для наклонных выработок значения  принимают как для горизонтальных выработок, пройденных по простиранию.

Таблица 5.17 - Значение коэффициента  для горизонтальных выработок.

Глубина расположения выработки , м	Коэффициент (  при сопротивлении пород сжатию, МПа)
	для выработок по простиранию				для выработок вкрест простирания
	30	60	90	120	30	60	90	120
До 300	3,5/2	1,8/1,6	1,5/1,3	1,2/1	1,8	1,5	1,2	1
300÷600	4/2,5	2,/1,8	1,7/1,5	1,4/1,2	2,2	1,8	1,5	1,2
600÷900	4,5/3	2,5/2,1	2/1,7	1,6/1,4	2,6	2,1	1,7	1,4
900÷1200	5/3,5	3,5/3	2,5/2	1,8/1,6	3	2,5	2	1,5
Более 1200	5,5/4	4/3,5	3/2,3	2/1,8	3,4	2,9	2,4	1,7

 

 - коэффициент влияния времени на смещения пород. При , при  принимается по рис. 4 [4] или по формуле*

, но          (5.15)

*   Здесь и далее приведены формулы, полученные Малышевой Н.Н. путём аппроксимации номограмм и таблиц, приведенных в Указаниях ВНИМИ.

,  - типовое смещение пород соответственно кровли и почвы выработки, мм. Определяются по рис. 3 [4] или по формуле

,           (5.16)

где для расчёта  используют вместо R величину сопротивления сжатию пород кровли выработки  и для расчёта  - .

,  - смещения соответственно кровли и почвы в выработке, расположенной в зоне влияния временного опорного давления надрабатывающей лавы, мм. Определяется по рис. 14 [4] или по формулам

при ,  (5.17)

при , (5.18)

 - расстояние от выработки до надрабатывающего пласта, м.

,  - скорость смещения кровли и почвы в выработке после надработки, мм/мес. Определяется по рис. 15 [4] или по формуле

,             (5.19)

 - коэффициент влияния времени поддержания выработки после надработки или подработки. Определяется по табл. 29 [4] или по формуле

,     (5.20)

где  - время поддержания выработки после надработки или подработки, лет.

 - коэффициент, учитывающий литологический состав пород между выработкой и подрабатывающим пластом. При содержании песчаников и известняков до 50% - , при 51÷75% - , при 76÷100% - .

,  - смещения пород кровли и почвы выработки в зоне влияния временного опорного давления подрабатывающей лавы, мм. Определяется по номограмме 16 [4], представленной на рисунке 5.11.

 - коэффициент влияния времени поддержания после образования охранного целика (, лет). Определяется по табл. 29 [4] или по формуле

,   (5.21)

,  - смещения кровли и почвы выработки, охраняемой целиками в зоне влияния очистных работ собственного пласта, мм. Определяются по рис. 18 [4] или по формуле

,             (5.22)

где  - ширина целика, м.

   - коэффициент, учитывающий влияние бутовых полос. Определяется по рис. 19 [4] или по формуле

,           (5.23)

   - коэффициент, учитывающий уменьшение смещений за счёт снижения напряжений в массиве под разгрузочной лавой. Определяется по табл. 31 [4] или по формуле

            (5.24)

где  - расстояние от выработки до пласта, где проведена разгрузочная лава, м;

   - длина разгрузочной лавы, м.

 

Рисунок 5.11 – Номограмма для определения смещений пород при подработке выработок.

 

5.2.3.3 Выбор способа охраны подготовительных (участковых) выработок, примыкающих к очистному забою.

При выборе способа охраны подготовительных (участковых) выработок (таблица 5.18), необходимо стремиться к обеспечению безремонтного поддержания в течение всего срока их службы за счёт различных мероприятий по снижению смещений пород на контуре выработки.

Таблица 5.18 – Способы охраны участковых выработок.

Способ охраны	Рисунок, № выработки	Рекомендуемые условия применения
		Мощность и характеристика пласта, м	Характеристика кровли	Характеристика почвы
Проведение выработки в массиве угля с погашением за очистным забоем	рис. 5.12, 1у, 2у (b>60м), рис. 5.14, 7у	до 3,5 м	труднообрушаемая	пучащая
Проведение выработки в массиве угля с поддержанием за очистным забоем для повторного использования	рис. 5.12, 3у, 3’у	до 3,5 м	легко- и среднеобрушаемая	малопучащая
Проведение выработки вприсечку к выработанному пространству с погашением за очистным забоем	рис. 5.13, 4у	до 3,5 м	труднообрушаемая	пучащая
Проведение спаренных выработок разделённых временным целиком угля	рис. 5.13, 1’у (b<60 м)	высокогазоносные пласты, мощностью до 3,5 м
Проведение спаренных выработок разделённых породной полосой	рис. 5.13, 5у, 6у	до 1,0 ÷ 1,2 м	Любая	любая
Проведение выработки позади очистного забоя (или с небольшим опережением) с поддержанием в выработанном пространстве	рис. 5.15, 8у, 14у рис. 5.16, 9у, 10у, 11у, 12у рис. 5.17, 13у – 15у	до 1,5 м	любая	сильнопучащая

При выборе способа охраны выработок в первую очередь необходимо оценить возможность применения способа охраны с повторным использованием выработки даже в неблагоприятных условиях с применением дополнительных мероприятий по уменьшению смещений.

Рисунок 5.12 – Способы охраны участковых выработок.

Рисунок 5.13 – Способы охраны участковых выработок (продолжение).

Рисунок 5.14 – Способы охраны участковых выработок (продолжение).

Рисунок 5.15 – Способы охраны участковых выработок (продолжение).

Рисунок 5.16 – Способы охраны участковых выработок (продолжение).

Рисунок 5.17 – Способы охраны участковых выработок (продолжение).

 

Охрана подготовительных (участковых) выработок проведением в массиве угля или пород с погашением за очистным забоем (рисунок 5.12, выр. 1у, 2у) применяется при возвратноточной схеме проветривания выемочного участка преимущественно в тяжёлых горно-геологических условиях на больших глубинах при труднообрушающихся породах кровли и пучащих породах почвы, при пластичных глинистых породах.

Охрана подготовительных (участковых) выработок целиками угля (выр.1у) имеет место при любой системе разработки при оставлении межлавных целиков, при проведении спаренных выработок по пласту угля, при проведении штреков (ходков) с просеком. Размер целика определяется по формулам:

для каменного угля          , м;               (5.25)

для антрацита         , м,      (5.26)

где m – мощность разрабатываемого пласта, м;

    Н – глубина расположения выработки, м.

Охрана выработок целиками угля допускается при отработке не сближенных (одиночных) пластов, не опасных по горным ударам и внезапным выбросам угля и газа, на пластах не склонных к самовозгоранию.

 

Охрана подготовительных (участковых) выработок проведением в массиве угля или пород с поддержанием за очистным забоем (рисунок 5.12, выр. 3у, 3’у) применяется при прямоточной схеме проветривания выемочного участка преимущественно на высокогазоносных пластах с устойчивыми, среднеустойчивыми вмещающими породами.

 

Охрана подготовительных (участковых) выработок проведением вприсечку (рисунок 5.13, выр. 4у) к выработанному пространству применяется при столбовой системе разработки на пластах с любыми вмещающими породами по устойчивости.

Существует три схемы присечки [4]:

 - Схема А – полная присечка к погашенной выработки или, по возможности, с частичным сохранением старой выработки. Применяется при легкообрушающейся и быстрослёживающейся кровле на глубине до 600 м;

 - Схема Б – присечка с оставлением полосы угля шириной 2 ÷ 4 м. Допускается применение данной схемы на пожароопасных пластах при осуществлении мер по предотвращению возгорания угля в соответствии с инструкциями;

 - Схема В – присечка к изолирующей полосе, создаваемой при отработке предыдущего столба. Применяется на пожароопасных столбах. Изолирующая полоса создаётся в раскоске шириной 1 ÷ 2 м. В раскоске размещают чураковую стенку промазываемую глиной, или закладку из породы, в которую нагнетают раствор из вяжущих материалов или быстротвердеющий материал.

Известно, что чем прочнее породы, тем длительнее процесс сдвижения подработанной толщи горных пород. Поэтому при определении отставания следует пользоваться рекомендациями ВНИМИ [4], приведёнными в таблице 5.19.

Таблица 5.19 – Параметры охраны присечной выработки

Параметры	Значение параметров при кровлях
	Легко-обрушающихся	Средне-обрушающихся	Трудно-обрушающихся
Требуемое отставание (м) забоя проводимой выработки от движущегося очистного забоя при глубине ее заложения (м): менее 300 300÷600 более 600	90 120 150	120 150 180	180 210 250
Необходимый разрыв во времени (мес.) между отработкой лавы и проведением выработки на непожароопасных пластах при глубине заложения (м): менее 600 более 600	3 4	5 6	8 10
То же на пожароопасных пластах	Согласно бассейновым «Инструкциям по предупреждению и тушению подземных эндогенных пожаров

 

При наличии фланговой выработки проведение присечной выработки производится с неё, а при её отсутствии – с наклонных выработок или магистральных штреков. При этом отработка лав осуществляется через столб.

В результате раздавливания оставляемого целика угля шириной 2 ÷ 4 м максимум опорного давления смещается в сторону массива угля, величина напряжений в породах, вмещающих присечную выработку, снижается. Это приводит к уменьшению деформаций крепи выработки и к повышению её устойчивости.

 

Охрана и поддержание спаренных выработок, разделённых временным целиком угля (рисунок 5.13, выр. 1у), применяется преимущественно на высокогазоносных пластах. На пластах тонких и средней мощности ширину временного целика, оставляемого между спаренными выработками, при глубине 200 ÷ 300 с принимают не менее 20 м, при глубине 300 ÷ 600 м – не менее 30 м, при глубине более 600 м – не менее 40 м. При извлечении временного целика угля для обеспечения условий проветривания необходимо проводить по пласту угля на границе с выработанным пространством ранее отработанного столба присечную выработку. На практике извлечь временные целики практически невозможно.

 

Охрана и поддержание спаренных выработок разделённых породной полосой (рисунок 5.13, выр. 5у, 6у) применяется на тонких пластах с кровлей любой категории по обрушаемости и почвой любой степени пучения. Расстояние между спаренными выработками и ширина разгрузочной полосы принимается не менее 20 м при глубине разработки до 300 м, не менее 30 м при глубине 300 ÷ 600 м, не менее 40 м при глубине более 600 м.

 

Охрана и поддержание выработок, проводимых позади очистного забоя с поддержанием в выработанном пространстве (рисунок 5.15, выр. 8у, 14у, рисунок 5.16, выр. 9у, 10у, 11у, 12у, рисунок 5.17, выр. 13у, 14у, 15у), применяется на пластах с сильно пучащей почвой. Существует три схемы расположения:

 - на границе с массивом угля (выр.8у, 9у, 10у, 11у, 12у, 13у);

 - в выработанном пространстве на расстоянии, равном или более ширины бутовой полосы от массива угля или границы отработанного выемочного столба (выр.15у – средний штрек);

 - вприсечку к выработанному пространству ранее отработанного выемочного столба (выр.14у).

 

Охрана подготовительных (участковых) выработок проведением за очистным забоем с двухсторонними бутовыми полосами (рисунок 5.15, выр. 8у) применяется при сплошной системе разработки «лава – штрек» при неустойчивых вмещающих породах, в том числе при пучащих и сильно пучащих породах почвы.

 

Охрана подготовительных (участковых) выработок проведением за очистным забоем с двухсторонними двойными бутовыми полосами применяется при прямоточной схеме проветривания независимо от устойчивости вмещающих пород (см. рисунок 29 в [4]).

 

Охрана подготовительных (участковых) выработок проведением в предварительно надработанной толще горных пород применяется при неустойчивых породах кровли и почвы пласта, мощность которого превышает 1,5 м, а также при отработке нескольких сближенных пластов. ДонУГИ [5] рекомендует принимать расстояние от полевых выработок до надрабатывающего пласта по нормали - h_р - от 7 до 15 м, до проекции границы очистных работ по восстанию а не менее 40 м, по падению – в – не менее 30 м и до проекции разгрузочной лавы – с – не менее 35 м. Следует отметить, что при таком отставании от проекции разгрузочной лавы забои полевых выработок попадут в не до конца сформировавшуюся зону разгрузки. Породы почвы пласта будут подниматься в сторону выработанного пространства, а по мере удаления забоя разгрузочной лавы – опускаться. Во избежание пучения пород почвы в полевых выработках их забои должны отставать от проекции разгрузочной лавы на (0,6 ÷ 0,8) длины разгрузочной лавы.

Последующая надработка подготовительных (участковых) выработок применяется в сложных горно-геологических условиях, в случае несвоевременной реализации предварительной надработки и неудовлетворительного состояния подготовительных выработок. ДонУГИ рекомендует следующие параметры последующей надработки [5]: расстояние от полевой выработки до проекции границы выработанного пространства – в – не менее 30 м, расстояние от полевой выработки до надрабатывающего пласта по нормали h_р – от 7 до 15 м. Известно, что при последующей надработке над полевыми выработками «прокатывается» волна опорного давления; в породах, вмещающих полевые выработки, как правило, будет III тип напряжённо-деформированного состояния. При нем размер зоны неупругих деформаций (трещиноватости) достигает 9 м, в отдельных случаях – 15 м. Для того, чтобы трещины, находящиеся вокруг полевых выработок, не дошли до плоскости надрабатывающего пласта и не усугубили состояние надрабатываемых выработок за счёт проникновения воды из выработанного пространства разгрузочной лавы и возможного выдавливания отдельных блоков породы опорным давлением в выработки, необходимо принимать h_р в соответствии с таблицей 5.10, рекомендуемой ВНИМИ [4]