Решение горно-геометрических задач по маркшейдерским планам
1. Цель работы
Научиться строить и использовать в практической деятельности основные горно-геометрические графики.
2. Исходные данные
2.1. Разведка участка пласта Р2 произведена тремя разведочным линиям (рис. 1), расстояние между линиями – 200 м, между скважинами в линии – 100 м.
Рис. 1. Схема разведочной сети
2.2. Значения высотных отметок пластоподсечений почвы пласта Р2 (Zi) для каждой скважины, отметка рельефа местности (Zр), а также средние значения нормальной мощности (m2) и зольности (Аd) пласта приведены в табл. 1.
3. Содержание и методические указания к работе
3.1. Составить план расположения разведочных скважин в масштабе 1:2000.
3.2. По отметкам подсечения почвы пласта скважинами построить изогипсы почвы пласта методом ступенчатых отметок (рис. 2). Высоту сечения изогипс принять 20 м. Определить элементы залегания пласта.
Таблица 1
Исходные данные к лабораторным работам № 2, 3 и 4
Отметка почвы пласта Р2 в скважине, м |
|
Вариант |
||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
||
1 |
-50,0 |
48,0 |
50,0 |
65,0 |
60,0 |
70,0 |
50,0 |
-41,0 |
-51,0 |
-51,0 |
-36,0 |
-34,0 |
-28,0 |
|
2 |
-16,7 |
-14,7 |
-16,7 |
-31,7 |
-26,7 |
-36,7 |
-18,3 |
-12,7 |
-19,3 |
-19,3 |
-9,3 |
-7,3 |
-2,7 |
|
3 |
16,7 |
18,7 |
16,7 |
1,7 |
6,7 |
-3,3 |
13,3 |
15,7 |
12,3 |
12,3 |
17,3 |
19,3 |
22,7 |
|
4 |
50,0 |
52,0 |
50,0 |
35,0 |
40,0 |
30,0 |
45,0 |
44,0 |
44,0 |
44,0 |
44,0 |
46,0 |
48,0 |
|
5 |
-60,0 |
-56,5 |
-52,5 |
-60,0 |
-57,5 |
-62,5 |
-45,0 |
-48,0 |
-53,0 |
-53,0 |
-38,0 |
-37,0 |
-34,0 |
|
6 |
-26,7 |
-23,2 |
-19,2 |
-26,7 |
-24,2 |
-29,2 |
-13,3 |
-19,7 |
-21,3 |
-21,3 |
-11,3 |
-10,3 |
-8,7 |
|
7 |
6,7 |
10,2 |
14,2 |
6,7 |
9,2 |
4,2 |
18,3 |
8,7 |
10,3 |
10,3 |
15,3 |
16,3 |
16,7 |
|
8 |
40,0 |
43,5 |
47,5 |
40,0 |
42,5 |
37,5 |
50,0 |
37,0 |
42,0 |
42,0 |
42,0 |
43,0 |
42,0 |
|
9 |
-70,0 |
-65,0 |
-55,0 |
-55,0 |
-55,0 |
-55,0 |
-40,0 |
-55,0 |
-55,0 |
-55,0 |
-40,0 |
-40,0 |
-40,0 |
|
10 |
-36,7 |
-31,7 |
-21,7 |
-21,7 |
-21,7 |
-21,7 |
-8,3 |
-26,7 |
-23,3 |
-23,3 |
-13,3 |
-13,3 |
-14,7 |
|
11 |
-3,3 |
1,7 |
11,7 |
11,7 |
11,7 |
11,7 |
23,3 |
1,7 |
8,3 |
8,3 |
13,3 |
13,3 |
10,7 |
|
12 |
30,0 |
35,0 |
45,0 |
45,0 |
45,0 |
45,0 |
55,0 |
30,0 |
40,0 |
40,0 |
40,0 |
40,0 |
36,0 |
|
m1, м |
1,8 |
2,3 |
1,7 |
2,0 |
2,0 |
1,65 |
1,8 |
2,3 |
2,1 |
1,8 |
2,3 |
2,0 |
2,3 |
|
m2, м |
2,0 |
1,9 |
1,6 |
1,9 |
1,8 |
1,6 |
1,4 |
1,8 |
1,5 |
1,7 |
1,6 |
1,8 |
1,7 |
|
m3, м |
2,3 |
1,1 |
2,5 |
2,7 |
2,0 |
2,4 |
2,2 |
2,7 |
2,3 |
2,3 |
2,0 |
1,9 |
2,1 |
|
h1-2, м |
40 |
50 |
50 |
45 |
35 |
45 |
35 |
55 |
40 |
50 |
40 |
45 |
35 |
|
h2-3, м |
40 |
45 |
30 |
30 |
25 |
45 |
40 |
50 |
35 |
50 |
50 |
40 |
50 |
|
Аd, % |
13 |
15 |
16 |
18 |
12 |
9 |
16 |
13 |
18 |
15 |
13 |
14 |
8 |
|
Zр, м |
280 |
300 |
260 |
240 |
285 |
290 |
255 |
235 |
270 |
275 |
265 |
270 |
275 |
|
Продолжение табл. 1
Отметка почвы пласта Р2 в скважине, м |
|
Вариант |
||||||||||||
|
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
|
1 |
-37,0 |
-32,0 |
-20,0 |
-30,0 |
-25,0 |
-15,0 |
-25,0 |
-31,0 |
-16,0 |
-26,0 |
-21,0 |
-32,0 |
-24,0 |
|
2 |
-8,7 |
-5,3 |
6,7 |
0,0 |
3,3 |
10,0 |
0,0 |
-6,0 |
4,0 |
-2,7 |
0,7 |
-6,7 |
-1,3 |
|
3 |
19,7 |
21,3 |
33,3 |
30,0 |
31,7 |
35,0 |
25,0 |
19,0 |
24,0 |
20,7 |
22,3 |
18,7 |
21,3 |
|
4 |
48,0 |
48,0 |
60,0 |
60,0 |
60,0 |
60,0 |
50,0 |
44,0 |
44,0 |
44,0 |
44,0 |
44,0 |
44,0 |
|
5 |
-38,5 |
-33,5 |
-27,5 |
-32,5 |
-27,5 |
-17,5 |
-22,5 |
-25,5 |
-18,0 |
-23,0 |
-18,0 |
-23,5 |
-19,5 |
|
6 |
-10,2 |
-6,8 |
-0,8 |
-2,5 |
0,8 |
7,5 |
2,5 |
-0,5 |
2,0 |
0,3 |
3,7 |
1,8 |
3,2 |
|
7 |
18,2 |
19,8 |
25,8 |
27,5 |
29,2 |
32,5 |
27,5 |
24,5 |
22,0 |
23,7 |
25,3 |
27,2 |
25,8 |
|
8 |
46,5 |
46,5 |
52,5 |
57,5 |
57,5 |
57,5 |
52,5 |
49,5 |
42,0 |
47,0 |
47,0 |
52,5 |
48,5 |
|
9 |
-40,0 |
-35,0 |
-35,0 |
-35,0 |
-30,0 |
-20,0 |
-20,0 |
-20,0 |
-20,0 |
-20,0 |
-15,0 |
-15,0 |
-15,0 |
|
10 |
-11,7 |
-8,3 |
-8,3 |
-5,0 |
-1,7 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
0,0 |
3,3 |
6,7 |
10,3 |
7,7 |
|
11 |
16,7 |
18,3 |
18,3 |
25,0 |
26,7 |
30,0 |
30,0 |
30,0 |
20,0 |
26,7 |
28,3 |
35,7 |
30,3 |
|
12 |
45,0 |
45,0 |
45,0 |
55,0 |
55,0 |
55,0 |
55,0 |
55,0 |
40,0 |
50,0 |
50,0 |
61,0 |
53,0 |
|
m1, м |
2,0 |
2,2 |
1,9 |
1,7 |
2,5 |
3,0 |
2,8 |
2,5 |
2,0 |
3,2 |
1,8 |
1,9 |
1,8 |
|
m2, м |
1,7 |
2,1 |
1,5 |
1,7 |
2,0 |
1,5 |
1,8 |
1,9 |
1,8 |
1,4 |
1,7 |
1,8 |
2,0 |
|
m3, м |
1,6 |
1,8 |
2,2 |
1,8 |
1,3 |
2,3 |
2,0 |
1,6 |
2,1 |
2,5 |
1,8 |
2,1 |
2,4 |
|
h1-2, м |
40 |
60 |
40 |
45 |
40 |
25 |
35 |
55 |
30 |
50 |
35 |
45 |
40 |
|
h2-3, м |
55 |
50 |
65 |
50 |
35 |
45 |
40 |
50 |
45 |
45 |
35 |
30 |
35 |
|
Аd, % |
12 |
9 |
17 |
11 |
15 |
19 |
8 |
6 |
13 |
12 |
18 |
10 |
9 |
|
Zр, м |
260 |
265 |
270 |
275 |
280 |
285 |
275 |
255 |
240 |
245 |
300 |
255 |
250 |
|
Продолжение табл. 1
Отметка почвы пласта Р2 в скважине, м |
|
Вариант |
|||||||||||||
|
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
37 |
38 |
39 |
40 |
|
1 |
-34,0 |
-42,0 |
-53,0 |
-51,0 |
-31,0 |
-46,0 |
-6,0 |
-24,0 |
-24,0 |
-60,0 |
-32,0 |
-31,0 |
-43,0 |
-33,0 |
|
2 |
-11,3 |
-16,7 |
-24,0 |
-23,0 |
-3,0 |
-12,7 |
14,0 |
7,3 |
6,7 |
-24,7 |
0,7 |
1,7 |
-8,3 |
-5,3 |
|
3 |
11,3 |
8,7 |
5,0 |
5,0 |
25,0 |
20,7 |
34,0 |
38,7 |
37,3 |
10,7 |
33,3 |
34,3 |
26,3 |
22,3 |
|
4 |
34,0 |
34,0 |
34,0 |
33,0 |
53,0 |
54,0 |
54,0 |
70,0 |
68,0 |
46,0 |
66,0 |
67,0 |
61,0 |
50,0 |
|
5 |
-24,5 |
-41,5 |
-47,0 |
-44,5 |
-34,5 |
-49,5 |
-12,0 |
-25,0 |
-30,0 |
-55,0 |
-37,0 |
-34,5 |
-40,5 |
-30,5 |
|
6 |
-1,8 |
-16,2 |
-18,0 |
-16,5 |
-6,5 |
-16,2 |
8,0 |
6,3 |
0,7 |
-19,7 |
-4,3 |
-1,8 |
-5,8 |
-2,8 |
|
7 |
20,8 |
9,2 |
11,0 |
11,5 |
21,5 |
17,2 |
28,0 |
37,7 |
31,3 |
15,7 |
28,3 |
30,8 |
28,8 |
24,8 |
|
8 |
43,5 |
34,5 |
40,0 |
39,5 |
49,5 |
50,5 |
48,0 |
69,0 |
62,0 |
51,0 |
61,0 |
63,5 |
63,5 |
52,5 |
|
9 |
-15,0 |
-41,0 |
-41,0 |
-38,0 |
-38,0 |
-53,0 |
-18,0 |
-26,0 |
-36,0 |
-50,0 |
-42,0 |
-38,0 |
-38,0 |
-28,0 |
|
10 |
7,7 |
-15,7 |
-12,0 |
-10,0 |
-10,0 |
-19,7 |
2,0 |
5,3 |
-5,3 |
-14,7 |
-9,3 |
-5,3 |
-3,3 |
-0,3 |
|
11 |
30,3 |
9,7 |
17,0 |
18,0 |
18,0 |
13,7 |
22,0 |
36,7 |
25,3 |
20,7 |
23,3 |
27,3 |
31,3 |
27,3 |
|
12 |
53,0 |
35,0 |
46,0 |
46,0 |
46,0 |
47,0 |
42,0 |
68,0 |
56,0 |
56,0 |
56,0 |
60,0 |
66,0 |
55,0 |
|
m1, м |
2,6 |
3,0 |
2,2 |
3,0 |
2,3 |
2,0 |
2,5 |
2,6 |
2,1 |
2,1 |
2,1 |
1,9 |
2,6 |
2,7 |
|
m2, м |
1,7 |
1,9 |
1,5 |
1,8 |
1,9 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
1,8 |
1,9 |
2,0 |
1,6 |
1,9 |
1,7 |
|
m3, м |
2,0 |
2,4 |
2,2 |
2,7 |
2,2 |
2,4 |
2,1 |
2,9 |
1,8 |
2,1 |
2,3 |
2,5 |
1,8 |
2,2 |
|
h1-2, м |
50 |
40 |
45 |
35 |
40 |
40 |
45 |
30 |
35 |
55 |
30 |
45 |
35 |
45 |
|
h2-3, м |
50 |
50 |
40 |
50 |
50 |
50 |
35 |
45 |
40 |
50 |
35 |
30 |
25 |
45 |
|
Аd, % |
14 |
8 |
19 |
10 |
21 |
13 |
16 |
18 |
9 |
14 |
13 |
18 |
9 |
10 |
|
Zр, м |
285 |
280 |
265 |
250 |
260 |
240 |
245 |
285 |
275 |
265 |
300 |
290 |
295 |
280 |
|
Рис. 2. План горных выработок пласта
3.3. Определить запасы участка в пределах разведочных скважин методом геологических блоков с учетом того, что зависимость объемной массы угля () от его зольности (Аd) имеет вид
,
т/м3. (1)
3.4. На построенном плане изогипс почвы пласта (п. 3.2) в соответствии с рис. 2 показать:
на горизонте 0 основной штрек по пласту и целик для его поддержания (ширину целика в направлении падения и восстания пласта принять равной 30 м);
бремсберг и ходок (угол падения не более 18) и целики для их поддержания (ширину целиков между бремсбергом и ходком и отработанным пространством принять равной соответственно 20 и 30 м);
отработанное пространство (лавы № 1 и № 3).
3.5. Построить границу опасной зоны (барьерного целика) для скважины с максимальной глубиной. Ширину опасной зоны (радиус) у скважины определить по формуле
(2)
где m вынимаемая мощность пласта, м; Н расстояние по вертикали от земной поверхности до пласта, м; l погрешность, определяемая маркшейдером шахты (l должно быть не менее 5 м; d не менее 20 м).
3.6. Построить границу удароопасности пласта, которая соответствует глубине 250 м.
4. Оформление работы
Пояснительная записка должна содержать описание порядка выполнения работы с результатами определения параметров по формулам и по построенным графикам. В комплекте графической документации необходимо представить:
план с проектируемыми выработками;
вертикальные разрезы по разведочным линиям (для определения угла падения пласта и построения изогипс почвы пласта);
вертикальные разрезы по направлению осей проектируемых выработок.
Лабораторная работа № 3
Выбор защитного пласта и построение границ защищенной зоны
в свите пластов, опасных и угрожаемых
по внезапным выбросам угля и газа
1. Цель работы
1.1. Научиться производить расчет и на основе его выбор пласта в свите опасных и угрожаемых по внезапным выбросам угля и газа, который должен отрабатываться в первую очередь в качестве защитного.
1.2. Научиться устанавливать границы защищенных зон на вертикальных разрезах и на планах смежных пластов свиты при отработке защитного пласта.
2. Исходные данные
2.1. Основные характеристики свиты пластов: мощности пластов (m1, m2, m3), вертикальные мощности междупластий (h1-2, h2-3) приведены в табл. 1, глубина залегания нижней границы очистных работ свиты пластов (Н) и длина очистной выработки по падению (а) в табл. 2.
2.2. Угол падения () свиты пластов принять из лабораторной работы № 2.
Мощности песчаника в породах междупластья h'1-2 и h'2-3 принять соответственно 20 и 15 м для четных вариантов и 25 и 18 м для нечетных вариантов.
2.3. Все пласты свиты относятся к угрожаемым по внезапным выбросам угля и газа.
3. Содержание и методические указания к работе
3.1. Построить вертикальные разрезы свиты пластов вкрест простирания и по простиранию с указанием мощностей междупластья.
3.2. Принимая поочередно в качестве защитного пласта все пласты свиты P1, затем P2 и P3, вычислить величину показателя защитного действия K для всех остальных пластов свиты.
Таблица 2
Исходные данные к лабораторной работе № 3
Ва-ри-ант |
Глубина нижней границы очистных работ Н, м |
Длина очистной выработки по падению а, м |
Ва-ри-ант |
Глубина нижней границы очистных работ Н, м |
Длина очистной выработки по падению а, м |
1 |
400 |
175 |
21 |
400 |
140 |
2 |
500 |
150 |
22 |
500 |
150 |
3 |
550 |
125 |
23 |
600 |
130 |
4 |
450 |
150 |
24 |
450 |
125 |
5 |
350 |
200 |
25 |
375 |
120 |
6 |
400 |
150 |
26 |
400 |
150 |
7 |
500 |
175 |
27 |
375 |
140 |
8 |
400 |
130 |
28 |
400 |
130 |
9 |
450 |
120 |
29 |
450 |
200 |
10 |
350 |
125 |
30 |
350 |
125 |
11 |
500 |
150 |
31 |
450 |
150 |
12 |
400 |
200 |
32 |
400 |
120 |
13 |
450 |
250 |
33 |
450 |
105 |
14 |
350 |
150 |
34 |
350 |
100 |
15 |
400 |
125 |
35 |
400 |
125 |
16 |
450 |
175 |
36 |
450 |
200 |
17 |
500 |
150 |
37 |
500 |
120 |
18 |
350 |
200 |
38 |
350 |
150 |
19 |
550 |
150 |
39 |
400 |
250 |
20 |
600 |
125 |
40 |
450 |
125 |
Показатель защитного действия K определяется по формуле
(3)
где h нормальная мощность междупластья, м (h1 при подработке и h2 при надработке); S параметр дальности защищенной зоны, м (S1 при подработке и S2 при надработке).
Значение защищенной зоны S определить из выражений
S1 = 1 2 S1;
S2 = 1 2 S2 , (4)
где 1 и 2 коэффициенты, учитывающие значения соответственно эффективной мощности (mэф) и содержание песчаников в составе пород междупластья; S1, S2 параметры дальности защищенной зоны без учета мощности защитного пласта и состава пород междупластья, определяемые по табл. 3 в зависимости от глубины разработки Н и размера выработки а защитного пласта.
Таблица 3
Значения глубины защищенных зон без учета
мощности защитного пласта и состава пород междупластья
Глубина работ Н, м |
Наименьший размер (м) а очистной выработки защитного пласта |
|||||||
50 |
75 |
100 |
125 |
150 |
175 |
200 |
250 |
|
При подработке S'1 |
||||||||
300 |
70 |
100 |
125 |
148 |
172 |
190 |
205 |
220 |
400 |
58 |
85 |
112 |
134 |
155 |
170 |
182 |
194 |
500 |
50 |
75 |
100 |
120 |
142 |
154 |
164 |
174 |
600 |
45 |
67 |
90 |
109 |
126 |
138 |
146 |
155 |
При надработке S'2 |
||||||||
300 |
62 |
74 |
84 |
92 |
97 |
99 |
100 |
102 |
400 |
44 |
56 |
64 |
73 |
79 |
81 |
82 |
84 |
500 |
32 |
43 |
54 |
62 |
69 |
71 |
73 |
75 |
600 |
27 |
38 |
48 |
56 |
61 |
64 |
66 |
68 |
(5)
где mо критическое значение мощности защитного пласта, определяемое по номограмме (рис. 3) в зависимости от глубины разработки Н и размера выработки а;
mэф эффективная мощность, величина которой зависит от способа управления кровлей (при полном обрушении кровли эффективная мощность равна вынимаемой мощности защитного пласта).
При mэф / mо 1 1 принимают равным 1.
.
(6)
Рис. 3. Номограмма для определения критической мощности mо защитного пласта: а наименьший размер выработки (если а > 0,3Н, то при определении mо принимают а = 0,3Н, но не более 250 м)
Так, если в качестве защитного принят пласт P1, то необходимо вычислить показатели защитного действия K1-2 и К1-3 для пластов P2 и P3 и сумму показателей защитного действия от пласта P1 (K1= K1-2 + К1-3). Аналогичные расчеты следует выполнить для пласта Р2, а затем Р3. Результаты расчетов представить в виде таблиц (табл. 4).
Таблица 4
Вычисление параметров дальности защищенной зоны
и показателя защитного действия K
при различных вариантах защитного пласта
Параметры |
Защищаемый пласт |
|
||||
Р1 |
Р2 |
Р3 |
||||
mэф |
m1 |
m2 |
m3 |
|||
mо |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|||
Защитный пласт |
Р1 |
h |
|
|
|
|
h |
|
|
||||
|
|
|
||||
|
|
|
||||
|
|
|
||||
|
1,67 |
|
|
|
||
Р2 |
h |
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
1,67 |
|
|
||
Р3 |
h |
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1,67 |
|
||
3.3. Из конкурирующих вариантов по наибольшему из значений суммы показателей K установить вариант, наиболее перспективный из них по фактору защитного действия, т. е. определить пласт, который должен быть отработан в первую очередь в качестве защитного.
3.4. Указать на вертикальных разрезах границы очистной выработки по защитному пласту.
3.5. По табл. 5 установить углы защиты i и углы давления i.
Таблица 5