Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Проходка шахтных стволов в условиях выбросоопасных пластов

..pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
8.17 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

25

 

 

 

Коэффиоэффи­

Средневзве­

Коэффи­

 

Мощность

Мощность

шенное

значе­

циент

не­

Шахта, пласт, место отбора

циент

кре­

угольного

отдель ­

пости

угля

ние

коэффи­

равномер­

пробы

пласта,

ных пачек,

по пачкам

циента

крепо­

ности

 

M

м

 

h

сти

по

пласту

строения

 

 

 

 

^пл

пласта

 

 

 

 

 

 

 

 

«Ноградская»,

пласт

I V

2,43

1,00

0,47

Внутренний,

основной

 

0,28

1,32

штрек, гор. +

25

м.

 

 

0,05

0,74

 

 

 

 

 

 

 

0,18

0,30

 

 

 

 

 

 

 

0,19

1,14

 

 

 

 

 

 

 

0,85

0,50

 

 

 

 

 

 

 

0,13

0,76

 

 

 

 

 

 

 

0,08

0,55

 

 

 

 

 

 

 

0,17

0,40

«Ноградская», пласт V I Внут­

 

0,14

1,24

ренний, лава,

гор.

-)-25 м

 

0,50

0,34

 

 

 

 

 

 

 

0,78

0,65

 

 

 

 

 

 

 

0,07

1,33

 

 

 

 

 

 

 

0,12

0,75

 

 

 

 

 

 

2,41

0,06

1,12

 

 

 

 

 

 

 

0,23

0,30

 

 

 

 

 

 

 

0,39

0,78

 

 

 

 

 

 

 

0,12

0,35

«Ноградская»,

пласт

Луту-

 

0,70

0,35

гинскиіі, лава, гор. - j -

125 м

 

1,10

0,37

 

 

 

 

 

 

 

2,20

0,35

 

 

 

 

 

 

 

0,9-)

0,96

 

 

 

 

 

 

7,15

1,07

0,97

 

 

 

 

 

 

 

0,43

1,21

 

 

 

 

 

 

 

0,35

1,27

 

 

 

 

 

 

 

0,40

0,98

 

 

 

 

 

 

 

0,25

0,30

 

 

 

 

 

 

 

0,55

0,68

Им. Ворошилова, пласт Горе­

 

0,20

0,93

лый,

вентиляционный

 

 

0,30

1,03

штрек,

гор. -{-60

м

 

 

 

0,58

1,04

 

 

 

 

 

 

 

0,35

1,37

 

 

 

 

 

 

 

0,45

0,42

 

 

 

 

 

 

 

0,48

1,27

 

 

 

 

 

 

 

0,52

0,96

 

 

 

 

 

 

5,23

0,35

0,53

 

 

 

 

 

 

 

0,25

1,08

 

 

 

 

 

 

 

0,20

1,37

 

 

 

 

 

 

 

0,15

0,43

 

 

 

 

 

 

 

0,30

0,74

 

 

 

 

 

 

 

0,25

0,79

 

 

 

 

 

 

 

0,25

1,05

 

 

 

 

 

 

 

0,35

1,38

 

 

 

 

 

 

 

0,25

0,70

0,58 2,56

0,58 2,57

0,51 2,51

0,95 1,60

Лг '

91

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл.

25

 

 

 

Мощность

 

Коэффи­

Средневзве­

Коэффи­

 

 

 

Мощность

 

 

значе­

циент

не­

Шахта, пласт, место отбора

циент

кре­ шенное

угольного

отдель ­

пости

угли

ние

коэффи­

равномер­

 

пробы

 

пласта,

ных пачек,

циента

крепо­ ности

с т р о ­

 

 

по пачкам

 

 

 

м

м

h

сти

по

пласту

ения

пла­

 

 

 

 

 

 

^пл

ста

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Им.

Ворошилова,

пласт

IV

0,18

0,58

 

 

 

 

 

Внутренний,

минусовый

0,20

0,20

 

 

 

 

 

штрек, гор. 4-60

м

 

0,45

0,33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,15

1,52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,35

0,32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,28

0,87

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,35

0,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,42

0,66

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,28

1,08

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,13

0,81

 

0,74

2,77

 

 

 

7,80

0,45

0,65

 

 

 

 

 

0,30

0,86

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,28

0,52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,70

1,03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,52

0,43

 

 

 

 

 

соопасности пласта в месте его вскрытия. Однако

практика буре ­

ния

контрольных с к в а ж и н из з а б о я ствола

показала,

что

предста­

вительного керна при использовании обычной колонковой трубы получить не удается . Здесь необходимы специальные керноиабор - ники (двойные колонковые трубы) и особые р е ж и м ы бурения, широко применяемые в практике геологоразведочного бурения.

Одним из вопросов, связанным с р е ж и м о м нагнетания воды в угольный пласт, является установление количества воды, необхо­

димого д л я

обработки

участка

пласта.

Считается, что д л я

пред­

отвращения

внезапных

выбросов

пласт

нужно у в л а ж н и т ь не

толь­

ко в пределах контура вскрывающей выработки, но и в некоторой области вне пределов контура. Ширина защитной (обработанной водой) зоны определяется зоной влияния выработки на прилегаю ­ щий массив. И м е ю щ и е с я данные показывают, что ширину зоны влияния в радиальном направлении от борта ствола м о ж н о при ­

нимать равной диаметру ствола. Тогда формулу

д л я

определения

количества воды,

которую

необходимо нагнетать

через

с к в а ж и н ы

во

вскрываемый

угольный

массив

[56],

с учетом

коэффициента

неравномерности

строения

пласта,

молено

выразить

в

виде

 

 

 

Q =

9nß - ^

- myAW,

 

 

 

(I.56>

 

 

 

 

 

cos

a

 

 

 

 

 

где

m — н о р м а л ь н а я

мощность пласта, м;

 

 

 

 

 

у — объемный вес угля,

т/м 3 ;

 

 

 

 

 

 

 

AW — н о р м а

подачи воды

на 1 т угля,

р а в н а я

0,04

 

м3 /т.

 

Д л я равномерного

у в л а ж н е н и я

угольного массива

в зоне в с к р ы ­

тия

тонкого пологого

пласта

бурят, к а к правило,

четыре

с к в а ж и н ы

92

ліо контуру поперечного сечения ствола и одну дополнительно, в •сторону восстания пласта. При наклонном и крутом залегании пла­

ста в сторону восстания число

скважин

увеличивается.

Д л я у в л а ж н е н и я угольного

массива

применяют специальное

оборудование, которое позволяет нагнетать воду в пласт в раз ­

личных

горно-геологических

условиях. Это оборудование

состоит

іиз высоконапорных

переносных

или передвижных насосных

уста­

новок с электрическими и пневматическими приводами,

гидрозатво­

ров, водопроводной

а р м а т у р ы и измерительных

приборов.

 

В ы б р а н н а я

насосная

установка

в

зависимости от веса

и

раз ­

меров,

а т а к ж е от глубины

ствола

может быть

расположена на

.проходческом

 

полке, на

поверхности у

ствола или в

забое . Д л я

подачи воды от насосной установки

к с к в а ж и н а м применяют вы-

соконапорный трубопровод с быстроразъемными

соединениями.

§ 2. Разгрузка

от повышенных

напряжений и дренирование

газа

 

 

 

 

 

с помощью скважин

 

 

 

 

 

Снижение

 

давления

газа

в

месте

вскрытия

угольного

пласта

•с помощью

скважин диаметром

80—120 мм и разгрузка

пласта от

.•повышенных

напряжений с

попутным

дренированием

газа

сква­

ж и н а м и

большого

диаметра

(250—300 мм) широко

применяются

.при вскрытии угольных пластов к в е р ш л а г а м и и другими

горизон­

тальными

выработками .

Эффективность

этого

способа

борьбы с

в ы б р о с а м и

зависит

в основном

от физических свойств угля,

кото­

р ы м и определяются

т а к ж е и параметры

системы д р е н а ж н ы х

сква­

ж и н . Расчет

параметров

скважин при вскрытии

пластов

стволами,

в частности на этапе обнажения

пласта, в принципе не отличается

от подобного

расчета при вскрытии

пластов квершлагами .

Однако

постоянное наличие воды в стволе

и, следовательно, по всей

дре­

н а ж н о й скважине,

сказывается

на проявлении

некоторых

особен­

ностей,

которые могут о к а з а т ь

влияние

ка к на схемы

расположе­

ния с к в а ж и н по мере пересечения

пласта, та к и на область

при­

менения этого

способа в различных

горно-геологических условиях.

Рассмотрим механизм влияния воды, находящейся в скважинах, на процессы дренирования газа из пласта и разгрузки массива от повышенных напряжений .

П р и рассмотрении первой части задачи принимаем, что столб воды является абсолютно непроницаемым дл я газа и его движение

обусловлено только

архимедовой

силой

выталкивания .

 

 

Р а с с м а т р и в а я

весь процесс движения

газа

из

пласта

в

сква­

ж и н у , заполненную

водой, и по скважине

в ствол,

можно

предпо­

л о ж и т ь , что движению газа будут

препятствовать:

вес столба во­

ды; силы трения

при движении

пузырьков

газа

в воде;

силы,

обусловленные уменьшением коэффициента проницаемости пласта вблизи скважины за счет проникновения воды в поры угля .

Степень влияния воды, находящейся в скважине, на выделение газа из воды качественно может быть оценена, например, из опыта

93

р а з р а б о т ки газовых месторождений.

Так,

Ю.

П. К а р о т а е в

[571

отмечает, что столб водывысотой 35 м создает

дополнительные

сопротивления, п р е в ы ш а ю щ и е более чем в

два

раза

сопротивле ­

ние всей призабойной зоны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К а к

известно,

в

наиболее общем

виде

закон

движения

газа

к несовершенной с к в а ж и н е

можно записать в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pl-Pl»

 

 

= AQ +

eQ2>

 

 

 

 

(і.57>

где

 

рпл

— давление газа

в

пласте;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реки — давление газа

на забое скважины;

 

 

 

 

 

 

 

Q — д е б и т

скважины;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

и

В

- коэффициенты,

 

характеризующие

потери

давления .

И з в ы р а ж е н и я

( I . 57) видно, какое значение

имеет величина-

давления

на

з а б о е

скважины .

В табл .

26

показано

уменьшение

величины

( р 2

л Р І К К )

при

различных

рап

и

различном

уровне-

воды в

скважине .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

26

Начальное

 

 

 

 

 

Д р п

л при высоте

уровня воды,

м

 

 

 

пластовое

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

давление

газа,

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

к г с / с м 2

 

10

 

 

30

 

40

 

 

 

45

 

 

5

 

 

1,04

 

1,19

 

1,57

2,78

 

5,56

 

 

 

10

 

 

1,01

 

1,05

 

1,10

1,19

 

1,25

 

 

15

 

 

1,00

 

1,02

 

1,04

1,07

 

1,10

 

1,80

 

20

 

 

1,00

 

1,01

 

1,08

1,05

 

1,06

 

1,85

 

К а к

видно по

уменьшению

величины

Арпл,

 

наличие

столба

воды в 20 м и более вносит существенное изменение в характергазовыделения из скважин .

Количественно влияние столба воды на величину газовыделения-

из с к в а ж и н м о ж н о

проследить

по д а н н ы м

экспериментальных

за­

меров,

проведенных

на шахте

«Северная» .

П о пласту

Кемеровско­

 

 

 

 

му

были

пробурены

с к в а ж и н ы

 

Т а б л и ц а 27

диаметром 100 мм и длиной

51

и

 

34

м под

углом

43°. Д е б и т

сква­

 

 

 

 

 

Длина части

 

 

жины

з а м е р я л и

при

различном,

скважины.

Дебит

сква­

уровне

воды в

"скважинах .

Ре ­

скважины

заполненная

жины,

м 3 / с у т

зультаты

представлены в табл .

27.

 

водой, м

 

 

1

49

6,4

 

44

20,0

 

49

4,4

 

44

18,0

 

31,4

31,3

2

27,5

42,5

 

31,8

21,8

 

22,5

48,0

 

П р и заполнении

скважин

во­

дой

полностью газовыделение

из.

них

практически

прекращалось ..

 

С учетом того, что для сниже ­

ния давления газа за счет естест­

венного его истечения

из

с к в а ж и н

требуется

значительное

 

время-

(обычно

не менее

10—15

сут),.

94

необходимо, кроме того, принимать во внимание влияние

воды в

скважине, с н и ж а ю щ е й

газопроницаемость угля

вблизи

стенки

скважин .

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, подытоживая вышеизложенное, нужно

отме­

тить следующие виды влияния воды в скважине на

газовыделение-

в нее из угольного

пласта:

 

 

 

 

 

действие веса столба

воды;

 

 

 

 

возникновение дополнительных сил сопротивления, противо­

действующих движению газа по скважине;

 

 

 

уменьшение газопроницаемости пласта вблизи стенки

сква ­

жины;

 

 

 

 

 

 

 

действие капиллярных сил, обеспечивающих закупорку

газа в.

мелких тупиковых

порах.

 

 

 

 

 

Следовательно,

наличие

воды в

с к в а ж и н а х

влияет на величину

конечного давления газа

в

пласте

и на время

дренирования пла ­

ста перед его вскрытием. При применении схемы с естественным

истечением газа из скважин длина их с учетом

всех видов влияния

столба воды не д о л ж н а превышать примерно

10 м. Д л я ускорения

вскрытия при применении скважин малого д и а м е т р а устье сква­ жины необходимо герметизировать с выводом трубки выше воз ­ можного уровня воды в стволе. Наиболее рациональной в верти­ кальных стволах является принудительная д е г а з а ц и я путем вакуумирования скважин .

С к в а ж и н ы большого

д и а м е т р а

могут

быть применены на этапе-

пересечения пласта

для

разгрузки

его от повышенных напряжений

" одновременного

дренирования

газа .

Р а д и у с разгружающего -

влияния скважин зависит к а к от свойств

угля и д и а м е т р а скважин,,

так и от времени существования скважин . Во времени радиус раз ­

грузки

увеличивается

вследствие

проявления

 

реологических

свойств угля, а т а к ж е

вследствие

обрушения стенок

скважины и

увеличения эффективного д и а м е т р а

скважин .

 

 

 

 

Т а к и м

образом, м о ж н о считать,

 

что при

наличии

в разгрузоч­

ных с к в а ж и н а х столба

воды в 10

м

радиус

воздействия

с к в а ж и н

будет в 1,5 раза меньше, чем при отсутствии воды.

 

 

 

Схемы расположения д р е н а ж н ы х скважин д л я

дегазации пла­

ста в месте вскрытия

зависят от

его мощности

и угла

падения .

К выполнению работ по вскрытию пласта приступают после прекращения газовыделения из скважин или его снижения де­

стабильного

минимума . З а м е р дебита

с к в а ж и н

производят

газо­

счетчиком или ротаметрами,

которые

подключаются

к скважине .

Д л я вскрытия пологого пласта скважины диаметром 70—100 мм

бурят через

породную пробку

с расстояния не менее 2 м от

п л а с т а

по нормали .

Д л и н а с к в а ж и н

зависит от мощности пласта.

 

В случае

тонкого пласта

(рис. 40, а) бурят

одну

серию

сква­

жин с таким расчетом, чтобы пласт был пересечен ими на полнуюмощность. С к в а ж и н ы располагаются рядами . Число с к в а ж и н в- ряду и число рядов назначается в зависимости от радиуса дрени­ рования одной скважины, поперечного сечения ствола и площади,

95.

п о д л е ж а щ е й дренированию . Точки

выхода из

пласта

с к в а ж и н пер­

вого р я д а находятся со стороны

восстания пласта

на

расстоянии

3 м от проекции контура ствола

в проходке,

а

точки

выхода из

пласта с к в а ж и н последнего ряда

находятся

со

стороны падения

пласта по линии, проходящей через проекцию контура ствола в проходке .

а б

"Рис. 40. Вскрытие выбросоопасных пластов с дренажными сква­ жинами:

а — пологого тонкого; б — крутого тонкого;

в — крутого

тонкого

вспомогатель­

но)! выработкой с последующим бурением

д р е н а ж н ы х

скважин;

г — мощного

крутого

 

 

 

П р и вскрытии тонких крутых пластов с углом падения до 55°

•через

породную пробку бурят

одну

серию

д р е н а ж н ы х

скважин,

которая служит д л я обнажения

и пересечения пласта. С

увеличе­

нием

угла

падения применение

одной

серии

д р е н а ж н ы х

с к в а ж и н

•означало

бы существенное увеличение

длины

с к в а ж и н " п о

породе.

Поэтому д л я сокращения объема буровых работ вскрытие тонких

крутых пластов

с углом падения свыше

60° наиболее целесообраз­

но производить

лишь частью сечения

ствола под защитой одной

или двух серий д р е н а ж н ы х скважин диаметром 70—100 мм, про­ буренных через породную пробку.

Пересечение

пласта в

этом

случае

выполняют под

защитой

д р е н а ж н ы х

скважин

диаметром

150

мм

и более, пробуренных из

з а б о я

ствола

(рис. 40,

б).

 

 

 

 

 

 

В

отдельных

случаях

может

быть

применен вариант

вскрытия

пласта с использованием дополнительной

горизонтальной

вскрываю ­

щей

выработки

и д р е н а ж н ы х

скважин,

пробуренных

по

пласту

угля

из этой выработки

(рис.

40, б) .

Горизонтальную

вскрываю ­

щ у ю выработку проходят из забоя ствола, остановленного на рас­ стоянии 2 м от пласта по нормали . Вскрытие пласта дополни-

•96

тельной выработкой выполняют с соблюдением всех мер безопас­

ности, обязательных д л я вскрытия крутых

пластов

квершлагов .

Вскрытие мощных

пологих пластов

(их

обнажение и пересе­

чение) производят

под

защитой

двух и

более

серий

д р е н а ж н ы х

с к в а ж и н (рис. 40, г ) . С к в а ж и н ы

первой

серии,

используемые

д л я

обнажения пласта,

располагаются

по той

ж е схеме, что и для

тон­

ких пластов, однако параметры скважин определяют д л я глубины,

соответствующей

полному

обнажению пласта забоем

ствола.

 

Д л я

вскрытия

мощных

крутых пластов применяют

те

ж е

схе­

мы, что

и

д л я тонких

крутых.

Р а з н и ц а

состоит лишь

в

том,

что

скважины,

буримые по

пласту

д л я его

безопасного

пересечения,

бурят в несколько рядов, число которых зависит от мощности

вскрываемого

пласта .

 

 

 

 

 

 

§ 3. Упрочнение

призабойной

части угольного пласта

 

 

 

 

каркасной

крепью

 

Р а н е е было показано, что на этапе пересечения мощных и кру­

тых

пластов наиболее

опасной с точки зрения развития

внезап­

ных

выбросов

угля

и

газа является

часть угольного

массива,

п р и л е г а ю щ а я

к углу

выработки . При

очередном внедрении выра­

ботки на величину заходки эта часть массива переходит от более высокого напряженного состояния к более низкому и возникают

силы, в ы з ы в а ю щ и е сдвижение части

массива в

сторону

 

выра­

ботки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У д е р ж а т ь массив от сдвижения и связанного

с

ним

разру ­

шения можно путем его упрочнения, например, стержнями

каркас ­

ной крепи. Несомненно

т а к ж е

и

то, что

к а р к а с н а я

крепь

препят­

ствует

действию

сил

тяжести

ослабленной

приконтурной

 

части

угольного пласта и сил, обусловленных давлением

 

газа.

 

 

Исходя из назначения каркасной крепи

область

ее

примене­

ния может быть определена следующими условиями.

 

 

 

При

вскрытии

тонких пологих

пластов

за

один прием — в

виде

о г р а ж д а ю щ е й

крепи.

П р и

этом

один

конец

каркасных

стержней

з а д е л ы в а е т с я

в

бетонную

крепь

ствола,

а

другой

опирается на

породы почвы

пласта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

пересечении

мощных

пластов — в

виде

о г р а ж д а ю щ е г о

к а р к а с а , стержни

которого

одним

концом

з а д е л ы в а ю т

в

 

крепь

ствола, а другим опирают на угольный массив.

 

 

 

 

 

Геометрические п а р а м е т р ы каркасной крепи зависят

от

угла

залегания пласта, его мощности и этапа вскрытия пласта

 

(обна­

жение

или пересечение

п л а с т а ) . Д л я

определения

углов

з а л о ж е ­

ния стержней необходимо рассмотреть два варианта:

вскрытие

пологих пластов,

когда

обнажение пласта происходит

под

з а щ и ­

той одного яруса каркасной крепи; вскрытие наклонных и крутых угольных пластов, когда обнажение пласта происходит под защи ­ той нескольких ярусов каркасной крепи.

7

Е. С. Розанцев п д р .

97

М а к с и м а л ь н ы й угол з а л о ж е н и я стержней каркасной крепи в общем случае определяется углом залегания пласта из условия

обеспечения минимальных нагрузок на одни стержень

(т. е.

нор­

мально

к плоскости

п л а с т а ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однако такое условие неприемлемо по двум причинам: во-пер­

вых, оно чаще всего не будет удовлетворять

требованиям произ­

водства

вследствие

значительной

длины стержней и скважин

под

 

 

 

 

 

 

 

них

и,

 

во-вторых,

крепь

в

 

 

 

 

 

 

 

этом случае не будет выпол­

 

 

 

 

 

 

 

нять

 

своей

 

непосредствен­

 

 

 

 

 

 

 

ной

 

функции — упрочнения

 

 

 

 

 

 

 

прилегающей

к стволу

части

 

 

 

 

 

 

 

массива. Поэтому опреде­

 

 

 

 

 

 

 

лить максимальный угол за­

 

 

 

 

 

 

 

ложения

стержней

можно из

 

 

 

 

 

 

 

условия наибольшей и ра­

 

 

 

 

 

 

 

ционально

возможной

дли­

 

 

 

 

 

 

 

ны

скважины

при

бурении

 

 

 

 

 

 

 

оборудованием,

 

применяю­

 

 

 

 

 

 

 

щимся

 

при

 

проходке

ство­

 

 

 

 

 

 

 

лов. Эта величина при буре­

 

 

 

 

 

 

 

нии

составными

 

штангами

 

 

 

 

 

 

 

может

 

быть

принята

рав­

 

 

 

 

 

 

 

ной

6

м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возможные

 

схемы

 

к

 

 

 

 

 

 

 

определению

углов

з а л о ж е ­

 

 

 

 

 

 

 

ния

 

стержней

 

каркасной

 

 

 

 

 

 

 

крепи

 

представлены

 

на

 

 

 

 

 

 

 

рис. 41. Минимальный

угол

 

 

 

 

 

 

 

з а л о ж е н и я

 

стержней

 

по

 

 

 

 

 

 

 

к а ж д о й

из

схем

для

поло­

 

 

 

 

 

 

 

гих

пластов

и

 

для

этапа

 

 

 

 

 

 

 

пересечения

 

крутых

пластов

Рис.-

41.

Схемы к определению

углов

за­

определяется

с

учетом

наи­

ложения стержней каркасной

крепи:

6 —

более

возможного

радиуса

а — при вскрытии

пологого

тонкого

пласта;

ослабления

 

массива

буро­

при

пересечении

мощного

пласта: в — при обна­

 

жении крутого пласта; г — при подходе к крутому

взрывных работ

 

на

отметке

 

 

 

пласту.

 

 

 

 

 

 

 

 

забоя

очередной

 

заходки .

 

 

 

 

 

 

 

 

Р а д и у с

активного трещинообразования

д л я

угольного

массива

мо­

ж е т

быть принят около 1 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда минимальный угол з а л о ж е н и я стержней каркасной крепи

(рис. 41, а) определится из

в ы р а ж е н и я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.58)

 

 

 

 

t g ß

= 2 -f- m — sin а

 

 

 

 

 

 

 

 

где

а

— угол залегания пласта,

град;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m — мощность пласта,

м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

98

Д л я

условий

пересечения

мощного

пологопадающего

пласта

(рис. 41, б) угол

ß определяют по

формуле

 

 

 

 

t g ß =

7 ^ ,

 

 

(1.59)

 

 

 

 

' з а х

 

 

 

где / з а х

— величина очередной

заходки, м.

пересекается, а

В случаях, когда за одну

заходку

пласт не

только

обнажается, угол з а л о ж е н и я

стержней

каркасной

крепи

определяется не только величиной очередной заходки /3 а.\-> но и

максимально

возможной длиной скважин ( ^ б у р ) , а т а к ж е

величи­

ной защитного пояса ниже забоя

очередной

заходки ( / З а щ ) .

Тогда

угол ß в соответствии со схемой

(рис. 41, в)

определится

из

вы­

ражения

 

 

 

 

 

 

sin ß =

.

 

 

 

 

^бур

^защ

 

 

 

О б н а ж е н и е пласта за один прием возможно только до опреде­

ленного угла

залегания пласта . М а к с и м а л ь н ы й угол залегания

пла­

ста, при котором возможно обнажение пласта за один прием, определяется из в ы р а ж е н и я

 

2

cos о я х =

— - — .

' б у р c o s Р — ' з а щ

Д л я крутопадающих пластов

обнажение производят под за­

щитой нескольких ярусов каркасной крепи. Основное условие, оп­

ределяющее

пространственное

расположение

стержней

каркасной

крепи

на этапе обнажения пласта

 

следующее: л ю б а я точка

забоя

очередной заходки д о л ж н а иметь защитную

зону

не

менее

2 м,

считая по нормали к наслоению

пород.

 

 

 

 

 

 

Соответственно этому величина угла ß

на этапе

обнажения

(рис. 41, г) определяется из в ы р а ж е н и я

 

 

 

 

 

 

 

 

t g ß =

2

!

Т

 

 

 

(1.60)

 

 

 

' з а х

+

2 cos а

 

 

 

 

 

При вскрытии пластов крутого залегания каркасную крепь воз­

водят не по всему периметру ствола, а только в области

пересе­

чения

с пластом. При этом условиями

безопасности,

определяю ­

щ и м и расположение крайних стержней, являются:

 

 

 

 

при обнажении пласта в любой заходке

пласт

д о л ж е н

быть

огражден до

точки, отстоящей

от

 

плоскости

з а б о я

не

менее

чем

на 2 м

(из условий безопасности принято по

аналогии

с квершла ­

г а м и ) ,

считая по нормали к напластованию пород;

 

 

 

 

при

пересечении пласта в момент выхода

забоя

ствола

в

поро­

ды лежачего бока пласт д о л ж е н быть огражден до точки,

отстоя­

щей от плоскости забоя не менее 0,5 м при крепких

породах

почвы

пласта и не менее 1 м при очень слабых породах,

так ж е

считая

по нормали к напластованию пород.

 

 

7* 99

Способ графического определения места расположения край­ них стержней каркасной крепи на примере построения следа край­ них скважин показан на рис. 42.

П а р а л л е л ь н о

кровле пласта на расстоянии 2

м проводят

линию

A B , я в л я ю щ у ю с я

следом секущей плоскости. Из

точки пересечения

 

линии AB со следом

плоскости

забоя

 

 

 

 

 

 

очередной

заходки

I I — I I

(точка

С)

опус­

 

 

 

 

 

 

кают перпендикуляры до плоскости кров­

 

 

 

 

 

 

ли пласта.

Точки

Сц

и С"ц

являются

 

 

 

 

 

 

точками входа

крайних

скважин

 

в

пласт.

 

 

 

 

 

 

Д л я

отыскания

точек

расположения

 

 

 

 

 

 

скважин

на

плоскости

забоя

проводят

 

 

 

 

 

 

линии

ОС

и

и ОС'ц.

Точки

С\ и С"\

яв­

 

 

 

 

 

 

ляются

точками

расположения

 

крайних

 

 

 

 

 

 

скважин

иа

плоскости

забоя,

 

а

линии

 

 

 

 

 

 

С\С\\ — следом

 

крайних

скважин

 

для

 

 

 

 

 

 

каркасной крепи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р а с п о л о ж е н и е крайних скважин кар­

 

 

 

 

 

 

касной крепи при выходе забоя ствола из

 

 

 

 

 

 

пласта

отыскивают

 

аналогичным

обра­

 

 

 

 

 

 

зом. Плоскость,

 

отсекающую

безопасную

 

 

 

 

 

 

величину породной «пробки», в этом слу­

 

 

 

 

 

 

чае проводят

на расстоянии

0.5

 

м

(или

 

 

 

 

 

 

1 м) от плоскости почвы пласта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следующим

 

этапом

является

расчет

 

 

 

 

 

 

параметров,

определяющих

эффектив ­

 

 

 

 

 

 

ность каркасной крепи как способа пред­

 

 

 

 

 

 

отвращения

выброса,

а

т а к ж е область

ее

 

 

 

 

 

 

применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

расчете

 

каркасной

 

крепи

необ­

 

 

 

 

 

 

ходимо

решить

следующие

основные

во­

Рис.

42.

Графическое опре­

просы.

 

 

д о л ж н о

быть

число

стерж­

деление

течек

заложения

1. Каково

ней в одном ярусе

крепи.

 

 

 

 

 

 

крайних

стержней

каркас-

 

 

 

 

быть

нон

крепи

при

обнажении

2. Какой

 

длины

 

д о л ж н а

 

 

 

крутого пласта

 

часть

стержней,

 

з а д е л а н н а я

в

 

крепь

 

 

 

 

 

 

ствола.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Н а

какую глубину

д о л ж н ы

быть

з а д е л а н ы

стержни

ниже

за-

•боя очередной

заходки .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение этих вопросов м о ж н о рассматривать как решение не­

скольких

задач .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условие равновесия прилегающей к стволу части массива опре­

деляется соотношением сил, вызывающих движение угля в

сто­

рону

ствола

и

сил,

препятствующих

этому

движению . Схемы

рас­

п о л о ж е н и я стержней каркасной крепи и действующих сил при вскрытии пологого тонкого и пересечении мощного пласта пока­ з а н ы на рис. 43.

Рассмотрим условие равновесия системы к а р к а с н а я крепь —

300

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ