1.1. Вихідні гірничо-геологічні умови, завдання до роботи

Вихідні гірничо-геологічні умови задаються індивідуально. Для заданих умов – ділянки пласта на плані гірничих робіт або заданих в Додатку 3 умов, необхідно виконати наступні завдання.

1. Накреслити структуру виймального пласта в масштабі 1:20, структуру пласта з вміщуючими породами в масштабі 1:50 чи 1:100 і описати їх.

2. Визначити середньозважені значення густини вугілля пласта (γ_ср), опору пласта різанню (А_р), мінімальну (т_тin) і максимальну (т_тах) потужності пласта.

3. Установити потужність безпосередньої покрівлі (h_бп) і визначити відношення h_бп/т_ср.

4. Установити тип покрівлі за стійкістю, здатністю обвалюватись і наванта­жувальними властивостями і надати повну характеристику порід.

5. Розрахувати і виконати ескіз можливого розташування обваленої породи у виробленому просторі лави.

1.2. Загальні положення. Порядок виконання роботи

1. Середньо-зважене значення густини вугілля для виймальної потужності пласта визначається за виразом

γ_ср =Σ(т_і∙ γ_і)/ Σт_і , т/м³, (1.1)

де т_і – потужності вугільних і породних прошарків, починаючи з нижньої і закінчуючи верхньої вугільними пачками виймального пласта, м;

γ_і – відповідно густина вказаних пачок, м³;

т_ср= Σт_і – середня виймальна потужність пласта, м.

2. Середньо-зважений опір пласта різанню визначається за виразом

А_р = Σ(т_і∙ А_рі)/ Σт_і, кН/м, (1.2)

де А_р1, А_р2, А_р3 - відповідно опір різанню вугільних і породних прошарків, починаючи з нижньої і закінчуючи верхньої вугільними пачками виймального пласта, кН/м.

3. Мінімальна і максимальна потужності пласта ви­значається за формулами

т_тах= т_ср + т_ср∆т /100, м, (1.3)

т_тin = т_ср - т_ср∆т /100, м , (1.4)

де ∆т - коливання потужності пласта, %.

4. Будова масиву гірських порід.

Бічними називають породи покрівлі і підошви, що за­лягають відповідно над пластом і під ним. В залежності від розташування окремих пластів бічних порід над вугі­льним пластом і здатності їх до обвалення і зрушення розрізняють несправжню, безпосередню та основну покрівлi.

Несправжня покрівля - це прошарок порід незначної потужності (до 0,5 м), що за­лягає безпосередньо над пластом і легко обвалюється після виймання вугіл­ля.

Безпосередня покрівля - товща порід, що залягає безпосередньо над пластом чи над несправжню покрівлею, легко обвалюється у виробленому прос­торі лави при видаленні привибійного і посадкового кріплення чи перемі­щенні секцій механізованого кріплення.

Основна покрівля - товща порід, які знаходяться без­посередньо над пластом чи вище безпосередньої покрівлі. Породи основної покрівлі здебільшого міцні та стійкі вони після видалення кріплення можуть не обвалюватися тривалий час. Обвалення відбувається, зазвичай, на значній площі.

Породи покрівлі в більшості випадків складаються з окремих пластів, що при оголенні мають тенденцію до розшарування. Крім того, навіть одно­рідні породи (наприклад, пісковики) можуть розділятися на окремі шари рі­зної товщини. Усі гірські породи за шаруватістю розділяються на класи (табл. 1.1)

Таблиця 1.1

Класифікація порід за шаруватістю

Класи порід	Товщина пластів, м
вельми тонкошаруваті	<0,2
тонкошаруваті	0,2-1
середньошаруваті	1-3
крупношаруваті	3-10
вельми крупношаруваті	>10

5. Стійкість оголень гірських порід.

Під стійкістю оголень гірських порід розуміють властивість нижніх пластів безпосередньої покрівлі (сумарною потужністю до 1 м) зберігати ці­лісність і не обвалюватися в підтримуваний простір очисної виробки.

Стійкість покрівлі характеризується площею і тривалістю стійкого стану оголень покрівлі після проходу виконавчого органу виймальної машини.

За стійкістю покрівлю поділяють на п'ять типів: стійку (Б₅), серед­ньої стійкості (Б₄), малостійку (Б₃), нестійку (Б₂) і дуже нестійку (Б₁). Типіза­ція безпосередньої покрівлі за стійкістю приведена в Додатку1, табл.1

6. Здатність порід покрівлі вугільних пластів до обвалення (обвалювальність).

Обвалювальність - здатність сукупних пластів безпосередньої й основ­ної покрівлі руйнуватися над підтримуваним простором лави і обвалюватись за його межами.

За навантажувальними властивостями покрівлю поділяються на три ти­пи: легка, середня і важка. Типізація основної покрівлі за навантажувальними властивостями приведена в Додатку 1, табл. 2.

Розподіл покрівлі на типи за навантажувальними властивостями виконується за такими умовами:

- легка при h_бп/т_в ≥(6...7);

- середня при (6...7) > h_бп /т_в ≥ (3...4);

- важка при h_бп/т_в <(3...4).

Верхню границю варто приймати при т_в ≤1,3м, нижню - при т_в >1,3м.

Тут h_бп - висота легко обвалювальних пластів покрівлі, м;

т_в - потужність пласта, що виймається, м.

7. Характеристики вміщуючих порід. Встановлення типу покрівлі і її індексу.

Для позначення типів вміщуючи (бічних) порід використовують трибуквені індек­си АБМ чи АБС, де

А - тип основної покрівлі за проявленням гірського тиску;

Б - тип безпосередньої покрівлі за стійкістю;

М - міцна безпосередня підошва;

С - слабка безпосередня підошва.

Підошва відноситься до міцної, якщо σ_вд ≥ 2МПа і до слабкої при σ_вд≤2МПа.

Тип покрівлі і її індекс установлюється в результаті вивчення заданих гірничо-геологічних умов за конкретною стратиграфічною колонкою пласта і вміщуючи порід. Потім виконується зіставлення літологічного складу з даними, приведеними в Додатку 1, табл. 1 та 2.

8. Розпушуваність обвалених порід і заповнення ними вироблено­го простору.

У виробленому просторі спочатку обвалюється безпосередня покрівля, потім - основна. При обваленні порід безпосередньої покрівлі її обсяг збільшується. У залежності від потужності безпосередньої покрівлі обвалені породи можуть частково або ж цілком заповнити вироблений простір (підбутити основну по­крівлю (рис. 1.1)).

Для розрахунків заповнення виробленого простору обваленою породою використовують коефіцієнт розпушення К_р, який дорівнює:

К_р= V₁/ V₂

де V₁ - об'єм обваленої породи,м³; V₂ - об'єм породи в масиві,м³.

Рис. 1.1. Схема до розрахунку заповнення виробленого простору обва­леною породою

При опусканні обвалених порід основної покрівлі відбувається ущіль­нення раніше обвалених порід безпосередньої покрівлі. Максимальному ущі­льненню порід відповідає мінімальний коефіцієнт розпушення, його назива­ють залишковим коефіцієнтом розпушення (К_зал.).

Чисельні значення коефіцієнтів розпушення деяких порід наведені в табл. 1.2.

Підбучування основної покрівлі обваленою породою відбудеться за умови, коли буде справедливе співвідношення:

К_р h_бп ≥ h_бп +т,

де h_бп - потужність порід безпосередньої покрівлі, м;

m - потужність пласта, м.

Тобто:

h_бп/ т = 1/(К_р -1) (1.5)

Таблиця 1.2