П.А. Марченко Маркшейдерское обеспечение безопасности горных работ

Рис. 8. Определение параметра L'i

Как следует из рис. 7, эффективная защита смежных пластов возможна только при условии определенного опережения забоя защитного пласта, а именно:

минимальное опережение

при подработке - b'1 = 0,6 h1; при надработке - b'2 = h2

максимальное опережение

при подработке - b1 < L3 + h1 ctgϕ3; при надработке - b2 < L3 – 0,3h2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 Построение зон повышенного горного давления (ПГД) от целиков

и краевых частей на пластах, склонных к горным ударам

1. Цель работы Научиться строить границы опасных зон (зон ПГД) от целиков и

краевых частей на пластах, склонных к горным ударам, и ознакомиться с мероприятиями по безопасному ведению горных работ в этих зонах.

22

2. Исходные данные 2.1. Основные исходные данные, характеризующие пласты свиты

и междупластья, приведены в табл. 1.

2.2. Схема для составления плана горных работ по влияющему пласту представлена на рис. 1.

2.3. Все пласты свиты относятся к удароопасным. 3. Содержание работы

3.1.На основании схемы (рис. 1) и исходных данных (табл. 1) составить план горных работ по влияющим пластам.

3.2.Построить вертикальные разрезы по линиям, перпендикулярным к границам целика и краевых частей, и обозначить на них положение целика и краевых частей.

3.3.Для каждого влияющего пласта установить ширину зоны опорного давления l', размеры зон ПГД в кровлю d1 и в почву d2 от

краевых частей и d'1 и d'2 от целика, а также углы защиты δi (i = 1, 2, 3, 4).

3.4.Построить границы зон ПГД на разрезах и перенести их на планы разрабатываемых пластов с указанием степени их опасности.

3.5.Для пласта, планируемого к разработке, запроектировать мероприятия по безопасному проведению очистных и подготовительных выработок в зонах ПГД.

3.6.Разработать мероприятия по маркшейдерскому обеспечению безопасного ведения горных работ вблизи и в пределах опасных зон.

Методические указания к выполнению работы

Построение границ зон ПГД на разрезе вкрест простирания пластов и по простиранию выполняют в соответствии с рис. 9. Размеры зон ПГД в кровлю d1 и в почву d2 (м) от краевой части определяют в зависимости от размеров выработанного пространства а и глубины разработки Н по табл. 6.

Ширину зоны опорного давления l определяют для каждого влияющего пласта по номограмме (рис. 2) в зависимости от глубины залегания краевой части или целика Н (м) и вынимаемой мощности влияющего пласта mв (м).

1

23

Рис. 9. Схемы к построению зон ПГД: а – н разрезе вкрест простирания пластов; б – т же по простиранию пластов;

– зона ПГД

24

Таблица 6

Размеры зон ПГД в кровлю и почву

Вычисляют величину l' = lk,

где k – коэффициент, определяемый по табл. 7 в зависимости от размера выработанного пространства а.

Боковые границы зон ПГД определяются углами защиты δi (i =1, 2, 3, 4) по табл. 5. При построении зон ПГД в сечении по простиранию углы δ1 (δ2) и δ3 (δ4) принимают, соответственно, равными 800 и 750.

При построении зон ПГД от целиков размеры d'1 и d'2 рассчитывают умножением соответствующих для краевой части величин d1 и d2 на коэффициент К, учитывающий ширину целика L и определяемый по табл. 8:

d'1 = d1 К и d'2 = d2 К.

Таблица 8

Таблица значений коэффициента К

25

В этом случае за глубину Н принимают расстояние от нижней кромки целика до земной поверхности, а за размер а − максимальный размер выработанного пространства, прилегающего к целику. От целиков шириной L менее 0,1l зоны ПГД не строятся.

Определение степени влияния зоны ПГД и выбор способа ведения горных работ в ней при разработке удароопасных пластов производят в соответствии с табл. 9.

Таблица 9 Выбор комплексных мер при ведении работ в зонах ПГД

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 Построение границ опасных зон (предохранительных целиков)

на пластах под затопленными горными выработками

1. Цель работы Изучить способы построения барьерных целиков и предохрани-

тельных целиков (опасных зон) под (над) затопленными горными выработками и ознакомиться с мероприятиями по безопасному ведению горных работ в этих зонах.

2. Исходные данные 2.1. Угольный бассейн (месторождение), размеры затопленной

выработки, глубина затопления, мощность пластов и междупластья, угол падения пластов указаны в табл. 10 по вариантам.

1

Таблица 10

Исходные данные к лабораторной работе № 5

27

2.2.Контуры затопленных выработок являются достоверными.

2.3.На пластах, залегающих под затопленными выработками, планируются очистные работы.

3. Содержание работы

3.1.На основании исходных данных составить план и вертикальный разрез вкрест простирания свиты пластов и затопленной выработки в масштабе 1:1000.

3.2.В соответствии с Инструкцией [4] рассчитать ширину барьерного целика у затопленной выработки.

3.3.Построить границы опасной зоны в пласте с затопленной выработкой, т.е. границы барьерного целика у затопленной выработки на плане и на вертикальном разрезе.

3.4.По Правилам охраны [10] для соответствующего бассейна

(месторождения) установить углы разрывов ( δ", γ", β").

3.5.Для пластов, залегающих под (над) затопленными выработками, выявить в соответствии с Инструкцией [4] необходимость установления на них опасных зон.

3.6.Принимая за охраняемый контур границу барьерного целика у затопленной выработки, построить способом вертикальных разрезов границы опасных зон (предохранительных целиков) по пластам, залегающим под и над затопленной выработкой.

3.7.Разработать мероприятия по безопасному ведению подготовительных и очистных работ вблизи опасных зон, а также мероприятия по маркшейдерскому обеспечению этих работ.

Методические указания к выполнению работы

Контур затопленной выработки считается достоверным, если он нанесен на исходные чертежи горной графической документации по данным маркшейдерских съемок, выполненных после остановки забоев выработки в соответствии с Инструкцией [5]. В противном случае контур выработки считается недостоверным. В пластах с достоверным контуром затопленных выработок угольные целики в границах опасных зон по прорывам воды называют барьерными целиками.

Ширина опасных зон (барьерных целиков) у затопленных выработок по углю с достоверным контуром определяется по формуле

28

где m − вынимаемая мощность пласта, м; Н − расстояние по вертикали от земной поверхности до опасной зоны, м; ∆l − погрешность положения затопленной выработки (определяется маркшейдером шахты).

Для выработок, проведенных до 1950 г., значение ∆l должно быть не менее 5 м. Ширина целика d не должна быть менее 20 м.

У затопленной выработки, пройденной по породе, ширина опасной зоны определяется по формуле

где Kn − коэффициент, зависящий от крепости пород, в которых пройдена выработка: при крепости породы по М.М. Протодьяконову при f ≥ 1,5 Kn = 0; f < 1,5 Kn = 5; hв − высота выработки вчерне, м.

Ширина опасных зон по простиранию пластов при углах их падения 45÷90° увеличивается на 10 м по сравнению с расчетной по форму-

ле (6).

Границы опасных зон в пластах (слоях пород) под затопленными выработками и над ними (ниже уровня воды) строятся по углам разрывов β", γ", δ" от границ охраняемой площади, в которую включаются затопленные выработки и опасные зоны (барьерные целики) вокруг них.

Построение границ опасных зон (предохранительных целиков) под (над) затопленными выработками производится в следующем порядке.

1. В соответствии с Инструкцией [4] определяют необходимость установления опасных зон для проведения очистных и подготовительных выработок в пластах, залегающих под и над затопленными выработками:

а) при проведении очистных работ по пласту, залегающему под затопленными выработками, устанавливают опасную зону, если расстояние по нормали от кровли вынимаемого пласта до затопленной вы-

29

Nб = 25 m, но не менее 80 м при m > 2 м и С / (20 m) > 0,4, (9)

где С − суммарная мощность аргиллитов, алевролитов и глинистых сланцев в толще пород мощностью 20 m (считая от нижней границы затопленной выработки); m − вынимаемая мощность планируемой выработки.

При проведении подготовительных выработок под затоплен-

ными выработками устанавливают опасную зону, если расстояние по нормали между подготовительной и затопленной выработками не превышает 10hв, где hв − высота подготовительной выработки (вчерне), м; при hв меньше 2,5 м принимают hв = 2,5 м;

б) в угольных пластах и вмещающих породах, залегающих над затопленными очистными выработками, устанавливаются опасные зоны ниже уровня воды в затопленных выработках, если расстояние между планируемыми к проходке и затопленными выработками менее величины безопасной глубины Nб, которую определяют по формулам (7), (8), (9) при величинах m, соответствующих вынутым мощностям пластов угля в затопленных выработках.

Над затопленными подготовительными и капитальными вы-

работками устанавливается опасная зона ниже уровня воды в затопленных выработках, если расстояние по нормали от затопленных до планируемых к проходке выработок менее 10hв, где hв – высота (вчерне) затопленной выработки, м;

в) при последовательной разработке свиты пластов (мощного пласта слоями) без оставления целиков под затопленными выработками значение безопасной глубины следует определять по формулам

где m1, m2, m3 – вынимаемые мощности первого, второго, третьего наиболее влияющих пластов свиты. В качестве первого принимают пласт с максимальным отношением вынимаемой мощности к расстоянию по нормали от кровли рассматриваемого пласта до затопленной выработки.